Правильне вимірювання вертикальних кутів теодолітом

Дуже часто при проведенні геодезичних, проектних і будівельних робіт виникає необхідність у визначенні різних просторових величин. Далеко не завжди це можна зробити за допомогою таких банальних інструментів, як рулетка.

Теодоліт – це пристрій, призначений для геодезичних, проектних і будівельних робіт.

Вимірювання вертикальних кутів теодолітом дуже затребувана функція. Знаючи значення цього параметра і використовуючи формули тригонометрії, можна визначити лінійні розміри об’єкта, що цікавить (висоту) або відстань до об’єкта.

Пристрій самого теодоліта

Теодоліт при проведенні перевірки вимірювання на місцевості відстаней, горизонтальних і вертикальних кутів просто незамінний. Основними робочими елементами служать круглі градуйовані шкали. Проведення всього можливого діапазону досліджень забезпечується наявністю як горизонтальної, так і вертикальної вимірювальної шкали.

В одній площині з вимірювальним лімбом є ще один обертається коло – алідада. На ньому закріплено пристосування для твору відліків по лімбу.

Крім лимбов і алідади, вимірювальний прилад включає до свого складу такі незамінні вузли:

1. Підставку з вбудованим рівнем. Для забезпечення більшої стійкості і виставлення щодо горизонтального рівня основа має три ноги, забезпечені регулюючими їх довжину пристосуваннями.
2. Оптичну зорову трубу.
3. Гвинти точної настройки і фіксації оптики на предмет вимірювання.
4. Циліндричний рівень, що відображає вертикальні кути нахилу самого приладу в процесі вимірювань.
5. Оптичний схил.
6. Відліковий мікроскоп (штриховий або шкаловий, в залежності від конструкції теодоліта) для зняття результатів вимірів.

Правильне проведення перевірок

В процесі проведення вимірювань за допомогою теодоліта можливі виникнення похибок, які в подальшому можуть вилитися в серйозні помилки визначення величини вертикальних кутів. Отримання точних результатів гарантується при регулярному проходженні комплексу перевірочних процедур. При виникненні відхилення результатів повірки від регламентованих значень, коли це можливо проводиться підстроювання теодоліта.

Види перевірок теодоліта: а – установка за двома гвинтів; б – установка по третьому гвинта; в – перевірка правильності установки рівня.

Розрізняють чотири види перевірок (юстіровок):

1. Перевірка взаємної перпендикулярності осей циліндричного рівня і обертання приладу в вертикальній площині.

Працездатне стан визначається по бульбашки повітря всередині капсули рівня. Він повинен знаходитися посередині шкали. Відхилення положення бульбашки повітря щодо центру шкали на рівні компенсуються регулюванням підйомних гвинтів.

Як тільки робоче положення встановлено, проводиться розворот на 180 ° алідади і рівня. У новому положенні вся процедура повторюється заново. Необхідно домогтися незалежності свідчення рівня від кута повороту алідади.

1. Перевірка стану ниток вимірювальної сітки. Вертикальна нитка в оптиці приладу поєднується з попередньо встановленої вішкою, що має строго вертикальне положення. Вони повинні збігатися. При виявленні відхилень необхідно провести регулювання положення окуляра. Послаблюється фіксує кріплення і зміщується положення окуляра до повного збігу лінії нитки і схилу.

1. Перевірка перпендикулярності положення візирної осі теодоліта щодо осі обертання зорової труби. Цю перевірку ще називають повіркою коллимационной помилки. При невиконанні умови перпендикулярності візирна вісь теодоліта при обертанні буде замість площині описувати конічну поверхню, що виведе точність проведення вимірювань вертикальних кутів за всі допустимі межі.

На початковому етапі перевірки повинен бути встановлений віддалений орієнтир, лінія візування якого максимально близька до горизонтальної площини.

При розташуванні вимірювального кола праворуч від оператора поєднується перехресті ниток і обраний орієнтир.

Записуються свідчення горизонтального кола (Кп). Потім труба теодоліта розгортається, відкріплюється алідада, і знімаються показання при лівому розташуванні вимірювального кола (Кл). Величина похибки вимірювань визначається за формулою:

С = ((Кл-Кп) ± 180 °) / 2

Знак перед 180 ° визначається в залежності від знака різниці Кл і Кп. Якщо різниця показань буде позитивна, то приймається знак “-“, в іншому випадку – “+”.

Результати перевірки оцінюються за отриманою величиною С. Якщо вона не перевищує значення подвійної точності шкали, то теодоліт справний. Перевищення сигналізує про необхідність проведення корекції. Для цього послаблюється один з вертикальних гвинтів сітки ниток. Регулюючи бічний гвинт, поєднують перетин ниток вимірювальної сітки з наміченим орієнтиром;

1. Перевірка взаємного положення осі обертання оптичної труби і вертикальної осі теодоліта. Виконання цієї умови забезпечує вертикальне положення вимірювальної площині при роботі.

На поверхні стіни, яка відступає приблизно на 10 м вибирається будь-яка точка, розташована під кутом в 40-50 ° щодо горизонту. На неї наводиться труба і закріплюється алідада. Після чого труба перекладається в горизонтальне положення і на стіні відзначається проекція точки поворотом алідади на 180 ° і перекладом труби через положення зеніту на стіні. На рівні горизонту повторно відзначається проекція початково обраної точки. Обидві отримані точки проекцій повинні співпасти. Що стосується розбіжності дану похибка в польових умовах компенсувати неможливо і теодоліт підлягає ремонту.

Повернутися до списку

Підготовка до проведення вимірювань / перевірки

Центрування теодоліта: 1 – теодоліт; 2,3 – ніжки штатива, 4 – схил.

Якщо всі передбачені регламентом перевірки успішно пройдені, можна вважати, що інструмент справний і їм можна працювати. Перед початком проведення вимірювання вертикальних кутів теодоліт необхідно спочатку підготувати до роботи.

Підготовка полягає у виконанні наступних операцій:

1. Перевірка стану вимірювального приладу – установка центрального положення лімба над заданою точкою за допомогою штатного схилу. В якості центральної точки зазвичай використовується вершина горизонтального або вертикального кута.
2. Установка поверхні вимірювальної кругової шкали в горизонтальну площину. Процедура здійснюється регулюванням підйомних гвинтів до тих пір, поки положення бульбашки в ампулі рівня не співпаде з нуль-пунктом.
3. Налаштування оптики видимості – обертання кільця диоптрийной настройки до отримання найкращої видимості сітки.
4. Налаштування оптики в вимірюваної точці; обертанням кремальєри регулюється чіткість зображення об’єкта.

Проведення вимірювань і обробка результатів

Схема вимірювання вертикальних кутів теодолітом.

На практиці проведення вимірювань вертикальних кутів проводиться за допомогою вертикального лімба. Характерною особливістю є обертання в процесі роботи лімба разом з оптичною трубою при зафіксованому положенні алідади.

Нульовий діаметр алідади наводиться в горизонтальне положення, контрольоване по положенню бульбашки в циліндричному рівні. Як тільки нуль виставлений, вертикальні кути визначаються відліком положення по вертикальному вимірювального кола.

Для того щоб виміряти вертикальні кути, теодоліт повинен бути готовий до роботи відповідно до вищеописаними методиками. При будь-якому положенні вертикального кола (лівому або правому) горизонтальна нитка вимірювальної сітки наводиться на точку вимірювання. При необхідності проводиться невелика попутна коригування положення бульбашки в рівні щодо нуль-пункту. Отримані значення на лімбі записуються в журналі вимірювань.

Далі проводиться аналогічна процедура вимірів при зміщенні вертикального кола в протилежну сторону і фіксація результатів.

Обчислення величини вимірюваних вертикальних кутів.

Для обчислення величини вимірюваних вертикальних кутів необхідно обчислити проміжну величину – місце нуля. Ця величина характеризує відлік по лімбу вертикального кола при горизонтальному положенні візирної осі зорової труби і знаходженні бульбашки повітря в середині шкали циліндричного рівня.

Місце нуля визначається за формулою:

де, Мо – місце нуля;

Кл, Кп – свідчення при розташуванні вимірювального кола зліва і справа відповідно.

Вертикальні кути визначаються за формулами:

V = Кл-Мо або V = Мо-Кп

де, V – значення величини вимірюваного вертикального кута.

Варто зазначити, що для збільшення точності, рекомендується вимірювання проводити кілька разів з подальшою обробкою отриманих результатів методами математичної статистики.

Як правильно користуватися теодолітом

Кожен будівельник повинен мати під рукою теодоліт. Як користуватися теодолітом правильно? В першу чергу слід знати, що він призначений для вимірювання горизонталей і вертикалей. Його часто використовують в комплексі з нівеліром.

Теодоліти і нівеліри використовують для вимірювання горизонталей і вертикалей різних поверхонь.

Складна електронна «начинка» дозволила теодоліті скласти конкуренцію аналогічним будівельним пристосуванням. Якщо порівнювати його з тахометром, то він дає такі ж точні свідчення, але коштує набагато менше. Звичайно, провести складні вимірювання при відсутності обчислювальної техніки і бази знань складно, але ось для робіт з вертикалями і горизонталями це не потрібно. Тому працювати з теодолітом зможе навіть новачок.

Що собою являє теодоліт?

Перш ніж приступати до роботи, слід ознайомитися з пристроєм інструменту. Комплектація приладу може складатися з орієнтира-бусолі, оптичних віддалемірних насадок, візирних марок та іншого. Це не обов’язкові пристосування, але краще, щоб вони були в наборі. У разі проведення спеціалізованих робіт використовуються інструменти більш вузької спрямованості:

• маркшейдерські – використовуються в роботах на шахтах, з добування вугілля;
• астрономічні – сфера застосування – астрономія, до них також йдуть в комплекті окулярні мікрометри;
• гіроскопічні – застосовуються в роботах, пов’язаних з вимірюваннями кутів, і допомагають визначати напрямки меридіана.

Залежно від області, в якій будуть користуватися теодолітом, він може мати ті чи інші доповнення в комплектації.

Основними вузлами приладу є:

1. Корпус, на якому закріплені горизонтальні і вертикальні відлікові кола.
2. Підставка-трегер, на підставі якої розташовані 3 гвинта (використовуються для регулювання положення) і круглий рівень.
3. Труба для спостереження.
4. Гвинти для наведення і кріплення приладу.
5. Схил.
6. Мікроскоп для відліків.

Як користуватися теодолітом?

Даний інструмент, перед тим як почне виробляти обчислення, повинен бути правильно встановлений. Надійність кріплення безпосередньо впливає на точність показань. Підготовчий етап включає в себе центрування приладу, регулювання горизонталі і установку спостережної труби.

Щоб надійно і правильно встановити теодоліт, використовують спеціальний геодезичний штатив.

Центрування виробляють з метою поєднати лімб горизонтального кола і лінію схилу, яка, в свою чергу, проходить через точку розташування інструменту. Другий момент призначений для того, щоб осі обертання стали в прямовисне стан. Саме на той момент лімб приймає горизонтальне положення. Що стосується горизонтирования, то спочатку його роблять «на око» під час того, як встановлюється штатив. Після цього проводиться регулювання за допомогою гвинтів і циліндричного рівня, яка повинна вже бути максимально точною.

Відразу варто відзначити, що користуватися теодолітом буде складно, якщо немає ніяких навичок спілкування з такою технікою. Навіть прочитавши керівництво до використання приладу, буде важко домогтися точних результатів. Тому рекомендується спочатку пройти стажувальних курси з ознайомлення з даним інструментом.

Повернутися до списку

Як виміряти вертикальні кути?

Для робіт з кутами професійні будівельники користуються теодолітом. Цю процедуру під силу виконати і самостійно.

Для правильної роботи теодоліт повинен бути надійно укріплений на штативі.

Для цього слід виконати ряд нескладних операцій. В першу чергу теодоліт надійно фіксується в штативі, який повинен щільно стояти на підставі, без будь-яких коливань. Після установки слід визначитися з двома точками на об’єкті, який вимірюється. За допомогою гвинта спостережна труба наводиться на позначки.

Далі необхідно поєднати вертикальну нитку труби з однією з обраних відміток і провести зчитування показників, які буде показувати горизонтальний круг. Щоб труба мала можливість переміщатися, гвинти злегка послаблюють. Наглядова елемент слід робити рухи за годинниковою стрілкою до тих пір, поки під спостереження не потрапить друга відмітка. Після цього знімаються другі свідчення.

Можна також скористатися ще одним методом – круговим. Його використовують в тих випадках, коли роботи по вимірюванню проводять з однієї точки. Тоді потрібно:

1. Встановити теодоліт на робочому майданчику і вирівняти його. При цьому слід звернути увагу на те, що місце розташування лімба має бути максимально наближене до 0.
2. Далі йде обертання алідади до тих пір, поки нульовий штрих мікроскопа не стане на один рівень з нульовим штрихом лімба. Після цього труба направляється на позначки, для чого послаблюються злегка гвинти. Як тільки виміри зроблені, гвинт затягується, і робляться обчислення.

Горизонтальні кути вимірюються без урахування становища приладу. Щоб їх здійснити, слід наглядову трубу поетапно наводити на дві позначки, які є основою для замірів. При цьому паралельно йде відлік по горизонтальному колу. Щоб визначити показник об’єкта, необхідно працювати з повним правом різниць відліку.

Повернутися до списку

Які є різновиди теодолитов?

Електротеодоліт – найбільш точна різновид приладу.

Перед тим як придбати і починати користуватися теодолітом, слід ознайомитися з представленими моделями на сучасному ринку.

Є кілька параметрів, за якими класифікуються прилади: точність, конструкція, спосіб відліку по лімбу і призначення.

1. Точність. Є три групи даної ознаки:

• технічна, коли СКО йде більше 20 секунд;
• точна, коли СКО варіюється в межах від 2 до 15 секунд;
• високоточна, коли СКО має менше секунди.

1. Конструкція.

Їх дві: проста і повторительная. У першому випадку прилад має алидаду, яка жорстко скріплюється з вертикальної циліндричної віссю. У другому ж варіанті алідада і лімб можуть обертатися не тільки разом, а й автономно один від одного. Така конструкція призводить до того, що кут вимірюється кілька разів повторно. Від чого, власне, і пішла назва приладу.

До речі, прості моделі мають ще кілька підвидів:

1. Гиротеодолит. Даний прилад використовується в сфері топографії, маркшейдера, геодезії та інших аналогічних областях. За допомогою нього є можливість визначати азимут.
2. Фото- або кінотеодоліт. У цьому варіанті присутній фото- або кінокамера.
3. Електротеодоліт. Є на сьогоднішній день найсучаснішою моделлю. За допомогою електроніки виробляються не тільки обчислення, але і їх запам’ятовування. Зручність такої техніки в тому, що вона виключає навіть найменшу похибку, до того ж робить можливим проведення нічних робіт.

Способи роботи з інструментом

Теодоліт використовується при різних видах робіт в сферах будівництва та геодезії.

Є два основних способи отримання значень: полярний і за допомогою створів з перпендикулярами.

Полярний. Як вже описувалося вище, даний метод заснований на двох точках з уже готовими значеннями. Вимірювання походить від другої позначки на першу. Після цього йде вимірювання відстані між точками за допомогою рулетки або тим же самим далекоміром. На другій точці вийдуть показники кутів щодо кожної позначки контуру. Останнім моментом йде прив’язування теодолітного ходу до кожної позначці.

Завдяки тому що позначки розташовуються в однаковій системі координат, цей майданчик є можливість зробити в замкнуту, тобто в ній сума всіх відомих кутів буде кратна 360 градусам. Так як похибки все ж будуть присутні, то вийде невязка, а її, в свою чергу, можна порівняти з допустимою. Якщо отримані цифри входять в допуск, то похибка рівномірно розноситься по сторонах площадки.

Другий спосіб частіше можна зустріти при виконанні розбивочних робіт. Даний варіант передбачає відкладання прямих кутів на місцевості, при цьому інструмент буде поетапно проходити кожну точку.

Повернутися до списку

Використання інструменту в будівельній сфері

Зручність теодоліта в тому, що він не примхливий до умов експлуатації.

Це є однією з причин його популярності в різних галузях. Залежно від необхідності можна використовувати електронний або механічний інструмент. Якщо дуже важливо мати максимально точні свідчення, то найкраще використовувати ті прилади, де використовується лазер.

На будівництві теодоліт необхідний для контролю рівності будівлі.

Чому теодоліт використовується в будівництві? Тому що цей прилад допомагає контролювати вертикалі і горизонталі кутів, що важливо в зведенні будинків, особливо що стосується багатоповерхових будинків. Ще немає фундаменту, а теодоліт вже повинен бути в руках будівельника. За допомогою такого інструменту є можливість обчислити кут нахилу рельєфу місцевості. Якщо про цей момент не замислитися, то ймовірність перекосу будівлі дуже висока.

Далі теодолітом користуються і ладу наступні поверхи. Це вбереже від будівлі «пізанської вежі». Тим більше що такий прилад допомагає істотно економити час на ручних розрахунках і вимірах. Щоб орієнтуватися в отриманих результатах, майстру не завадило б знати основи геометрії.

Якщо без такого приладу можна ще хоч якось обійтися в приватному будівництві (хоча цього робити не рекомендується), то для забудовників багатоповерхових будівель він просто незамінний. Адже мало того що від цього буде залежати надійність і якість будови, так ще теодоліт допомагає скласти більш точну кошторис. Тому, якщо наймається бригада будівельників, то незайвим буде ознайомитися з їх інструментами, які можуть багато про що розповісти.

Кваліфіковані фахівці завжди з відповідальністю ставляться до своєї роботи, чого неможливо зробити без відповідних інструментів і матеріалів.