echome.ru
Сайт посвященный измерительным приборам…
Как пользоваться теодолитом?
Незаменимым геодезическим инструментом, предназначенным для угломерных измерений, является теодолит. Его широкое использование в общестроительных работах для определения направлений горизонтальных и вертикальных углов, а также их значений обусловлено простотой в эксплуатации.
Теодолит, как точный геодезический прибор, используется широко:
Видео урок
Основы использования в полевых условиях
Теодолит – это не калькулятор, который можно включить и интуитивно разобраться в его кнопочках. Но и ничего сложного работа с теодолитом при соблюдении некоторых базовых рекомендаций не представляет. Основная последовательность операций представляет собой следующие шаги:
Помимо общего описания прибора инструкция по использованию обычно содержит последовательность действий при топографических и геодезических изысканиях с наглядными иллюстрациями проведения измерений. Нелишними будут и правила безопасности и правильного хранения инструмента, позволяющие серьезно увеличить срок его службы.
Центрирование прибора и его горизонтирование осуществляется методом последовательных приближений.
Точная наводка зрительной трубы на точки А и Б выполняется фокусирующим кольцом зрительной трубы и диоптрийным кольцом оптического центрира.
Далее при ослаблении фиксирующего винта трегера зрительная труба малым ходом плавно перемещается на точку Б со считыванием соответствующих показаний. При необходимости возможна установка дополнительных межевых знаков.
Результирующее значение измерений, выполненных двумя способами, определяется как среднеарифметическое.
Теодолит должен быть установлен непосредственно над точкой с максимальным приближением лимба к нулю. Вращением алидады соединяют нулевую риску микроскопа с нулевой отметкой лимба, алидада закрепляется и зрительная труба наводится на опорную точку. После затягивания стопорного винта выполняются все необходимые замеры и расчеты.
Отсчет со следующей точки выполняется передвижением трубы по часовой стрелке при слегка ослабленных винтах. Затем алидада приводится в исходное положение, визирная труба переводится через зенит, т.е. выполняется п. 5.
Следует помнить, что при расчете среднего арифметического необходимо учитывать погрешность измерений.
При сомнениях в достоверности снимаемых показаний, а также при падениях, ударах и прочих механических или природных воздействиях на устройство, могущих повлечь за собой серьезные ошибки при измерениях и расчетах, проводятся внеплановые поверки и калибровки. При невыполнении условий любой из поверок и/или невозможностью дальнейшей юстировки теодолит признается не прошедшим поверку и выводится из эксплуатации.
Постепенно теодолиты вытесняются более совершенными и, в то же время, более сложными для понимания и использования приборами, расширенный функционал которых неизменно сказываются на их значительной стоимости. Но, по-прежнему, отлично выполняющие свой функционал недорогие по стоимости теодолиты любых типов остаются любимыми и проверенными помощниками специалистов строительных профессий.
Следуя приведенным несложным рекомендациям по вопросу как пользоваться теодолитом, владелец геодезического теодолита подарит ему долгие годы активной работы с максимально достоверными измерениями и расчетами.
Содержание:
Теодолитом пользуются при строительстве зданий, от небольших жилых до высотных. Они нужны для выравнивания углов в момент заложения фундамента, вертикального положения металлических, железобетонных колонн для будущего каркаса, для проверки правильного расположения стен. Этот прибор предназначен не только для профессиональных строителей, но и для специалистов по установке телевизионных антенн, электроэнергетических систем.
Подобные работы очень трудоемкие и долгосрочные. Поэтому все заказчики ценят при выполнении заказа скорость. Чтобы Ваша организация была одна из первых по эффективности выполнения операций, не обойтись без высокоточной современной вычислительной техники, в данном случае без теодолита.
Исторический факт. С помощью теодолита в 1898 году был измерен водяной смерч высотой 1528 м и шириной 3 м. Он был зафиксирован в Австралии, недалеко от города Иден и пока считается самым большим в мире.
До 20 века существовали лишь оптические приборы, управление которыми требует специальной подготовки. Когда на мировом рынке появились электронные, спектр применения их резко возрос. И этому есть причины. Для работы с ними не нужно специального диплома. Мы поможем разобраться с технологией проведения замеров теодолитом.
Подготовка, установка теодолита и измерение углов
Во время строительства очень важно правильно заложить фундамент. От этого будет зависеть дальнейшее возведение здания. На начальной стадии проводятся измерения с помощью различных профессиональных приборов: нивелиров, дальномеров, тахеометров. Теодолит заменяет их все. С его помощью можно измерить углы и расстояние (если встроен дальномер) между стенами, перегородками, элементами конструкции.
Совет специалиста. На глинистой, болотистой почве рекомендуется устанавливать железобетонные сваи. Их также используют при строительстве домов в непосредственной близости от других зданий. Сваи должны иметь вертикальное положение. Если отклонение будет больше 1,5 — 2°, нужно предпринимать меры по выравниванию. Если сваи будут под наклоном, вся постройка может перекоситься и со временем разрушиться.
Перед тем, как выезжать на место, нужно обязательно проверить исправность всех элементов теодолита: зрительной трубы (хорошо ли она закреплена и вращается), винтов, блока управления, ампул уровней, целостность оптических линз и поверхностей, а также наличие всех деталей в комплекте (кисти, отвеса, дождевика, трегера, штатива и других).
Подготовка — первый и самый важный этап в измерениях. От него будет зависеть все дальнейшие. Если теодолит будет установлен неверно, результаты работы будут неудачные.
На строительной площадке нужно найти ровную поверхность, в грунт которой крепко вставляем штатив. Удаленность от предмета измерения не должна превышать минимального расстояния визирования, указанного в паспорте устройства. Обычно этот показатель составляет от 1 до 2 метров. Отрегулируйте высоту ножек таким образом, чтобы она соответствовала вашему росту. Помните, что штатив должен быть строго вертикален.
Чтобы закрепить теодолит, нужно установить трегер (подставку), а затем на него сам прибор. Воспользуйтесь цилиндрическим уровнем, чтобы отрегулировать ровность всех установок. Пузырек должен быть посередине колбы. Правильность можно также проверить, применив отвес, который предусмотрен в комплекте, и визир над зрительной трубой. Крест в объективе визира должен быть направлен точно на объект.
На следующем этапе настраивается и закрепляется зрительная труба. Для того, чтобы изображение объекта в окуляре было четким, плавно поворачивайте колёсико на трубе. Если техника оснащена не только прямым, но и перевернутым изображением, поверните зрительную трубу на 180 градусов и посмотрите, совпадает ли прицел с объектом. 60 делений шкалы (каждое обычно соответствует 1 угловой минуте) должны быть хорошо различимы. Буквы H и V около шкал соответствуют горизонтальному и вертикальному кругам, которые тоже нужно отрегулировать. Устойчивое положение всех элементов обеспечивается закручивающимися винтами. Перед измерением нужно также помнить про блокировку компенсатора, которая осуществляется с помощью специальной кнопки или винта.
Замер угла оптическим теодолитом при установке фундамента осуществляется следующим образом. На местах, где предполагается возводить стены, должен быть временный каркас из досок. С помощью оптического теодолита направляем окуляр на определенную точку на одной из временных стен, и берем ее за ноль. Затем направляем объектив на точку стены, которая находится по отношению к ней под углом. Из координат на правое направление вычитаем данные на левое направление. Если значения на правое направление будут меньше, нужно прибавить к ним 360 градусов. Также измеряем все углы здания. Горизонтальные углы должны быть прямыми. По аналогичной системе измеряется вертикальный угол, только вычитаем из координат нижнего направления координаты верхнего.
Уход и хранение
После того, как работа с теодолитом закончена, его нужно уложить в кейс. Футляр обязательно должен быть сухой. Прибор всегда следует брать двумя руками: за трегер и алидаду или за специальную ручку. Нельзя браться за зрительную трубу, это может привести к поломке. Хранить устройство рекомендуется в помещении, где влажность не превышает 75%, а температура воздуха составляет порядка 25 °С.
Как пользоваться, работать теодолитом
Т еодолит стал первым инструментом, изобретенным человечеством, позволяющий измерять горизонтальные и вертикальные углы. На сегодняшний день он вместе с нивелиром уверенно конкурирует со сложными электронными собратьями, обеспечивая достаточную точность полученных значений. Теодолит неприхотлив, прост в обращении, стоит же на порядок ниже → тахеометра (по ссылке рассказано как работать тахеометром), который является его старшим, более продвинутым собратом. Проведение сложных измерений с помощью теодолита невозможно без вычислительной техники и специальных знаний, а вот уметь определить горизонтальный и вертикальный углы, определить высоту строения, разбить прямоугольник или проверить правильность разбивки осей здания должен уметь каждый строитель. Тем более, как пользоваться теодолитом, при некоторой доле старания, может разобраться даже не специалист.
Содержание:
1. Устройство и принцип работы теодолита.
2. Установка теодолита, подготовка к работе (видео).
3. Взятие отсчётов теодолитом.
3. Точность снятия отсчётов.
4. Определение высоты сооружения теодолитом (+ видео).
5. Измерение горизонтального угла теодолитом (+ видео).
6. Полярный способ съёмки теодолитом.
7. Погрешность замкнутого теодолитного хода, невязка.
8. Съёмка теодолитом методом створов и перпендикуляров.
9. Определение расстояния теодолитом с помощью дальномерной рейки.
10. Геодезия, видеолекция «Теодолитная, тахеометрическая съёмки».
Видео-версия статьи
Устройство и принцип работы теодолита
Основа теодолита — зрительная труба, которая вращается в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Труба соединена с микроскопом, с помощью которого можно получать значения углов, нанесённых на лимб, а при использовании специальной дальномерной рейки возможно и определение расстояния между точками как при → работе с нивелиром (как работать нивелиром рассказано по ссылке).
Принцип теодолитной съемки заключается в получении неизвестных значений координат и высот требуемой точки, опираясь на точки с известными значениями.
Перед началом съемки теодолит необходимо привести в рабочее положение. Инструмент устанавливается на штативе над точкой с известными координатами и приводится в горизонтальное положение специальными винтами, расположенными на подставке (1). В окуляр (2) мы видим центр визируемой точки, над которой устанавливаем инструмент, а уровни (3) помогают нам контролировать горизонтальное положение инструмента. Работая зажимными винтами штатива и подставки, добиваемся такого положения, когда инструмент установлен горизонтально над стартовой точкой. У новичков эта процедура вызывает некоторые трудности, а специалисты производят центрирование теодолита менее, чем за минуту. В высокоточных инструментах система центрировки – оптическая, в остальных используется отвес на нити.
Далее визиром (8) грубо наводимся на цель, а винтами (4,7) плавно подводим сетку нитей на центр снимаемого объекта, контролируя процесс с помощью зрительной трубы (9). Так как инструмент оптический, снять отсчет в тёмное время суток невозможно. Для работы нам понадобится настроить зеркальце (10) таким образом, чтобы в систему попадало как можно больше света. После визирования цели берем отсчет, воспользовавшись окуляром микроскопа (11).
Установка теодолита, подготовка к работе (видео)
Взятие отсчётов теодолитом
Отсчёт — это число, состоящие из градусов, минут и секунд (секунд не всегда). Посмотрев в микроскоп увидим верхнюю и нижнюю шкалу, маркированную, соответственно, для снятия отсчётов по вертикальному и горизонтальным кругу.
Есть шкаловый микроскоп и микроскоп-оценщик (штриховой микроскоп). Микроскоп-оценщик сразу показывает нужный угол по горизонтальной и вертикальной оси в градусах и минутах, правда точность немного снижена чем у шкалового микроскопа, поскольку минимальное деление равно 10 минутам, а с точностью до минуты приходится определять на глаз.
Микроскоп-оценщик (слева) и шкаловый микроскоп теодолита
Есть 2 шкалы, которые изменяют своё положение по отношению друг к другу — шкала лимба и шкала алидады. В шкаловом микроскопе на шкалу алидады нанесены цифры от 1 до 6 и 60 делений, соответствующие 60 минутам. Шкала алидады подвижна.
В шкаловом микроскопе значением градусов будет являться то число, которое попало на шкалу алидады для горизонтального угла или, соответственно, вертикального. Значением в минутах будет являться то число, на которое указывает значение градусов шкалы лимба на шкале алидады. К примеру, на снимке ниже мы увидим значения горизонтального и вертикального углов, соответственно, 181 градус 43 минуты и 121 градус 2 минуты
Точность снятия отсчётов
Со временем подшипники в устройстве могут истираться, что негативно сказывается на полученных значениях. Для этого отсчёт берут несколько раз, при разных значениях круга (лимба) микроскопа.
Для исключения коллимационных ошибок зрительную трубу переводят через зенит, попорачивают теодолит на 180 градусов и заново берут отсчёты. Из нескольких значений получается среднее арифметическое, которое и будет верным значением измеряемого угла. Если отсчеты значительно отличаются (более минуты), процедуру следует повторить.
Кроме метода перевода через зенит, существует метод полуприёмов, когда лимб смещается на целое значение угла градусов и отсчёт берётся второй раз. Для перестановки лимба существуют винты (5, 6). Например, значение горизонтального угла составляет 358 градусов 45 минут. После снятия отсчёта, винтом (6) смещают начальную точку лимба на целое значение градусов угла (для удобства), закрепляя его винтом (5). К примеру, сместив лимб на 90°, мы должны получить значение угла по горизонтальному кругу 358°45′ + 90° = 88°45′.
Определение высоты здания, строения теодолитом (+ видео)
Для примера рассмотрим формулу определения высоты здания, строения, столба и т.п. Берём теодолитом и мерной лентой отсчёты значений, указанных на рисунке ниже, и записываем их в таблицу (тетрадь).
Теодолит располагают на расстоянии, не меньшем высоты строения, если это невозможно, то как можно дальше от объекта. Далее по формуле h = h1 + h2 = d(tgv1 + tgv2) вычисляем высоту строения.
Если линия АВ имеет уклон на местности, необходимо рассчитать горизонтальное проложение этой линии, её проекцию на горизонтальную плоскость по формуле d = Scosν снимая отсчёты как показано на рисунке ниже.
Горизонтальное проложение линии
Как определить высоту сооружения расскажет это видео, с расчётами и формулами.
Измерение горизонтального угла теодолитом (+ видео)
Для измерения горизонтального угла теодолитом нужно установить теодолит в один из углов треугольника. Определить правое и левое направление. Где будет располагаться ноль на шкале — не суть важно, мы можем получить значение угла как разность отсчётов двух точек. Навестись на первую точку, взять отсчёт. Воспользовавшись одним из способов выше для проверки значения, взять отсчёт второй раз и вычислить среднее значение, если расхождение не больше 1 минуты, то измерения сделаны верно. Ведём запись в журнал (тетрадь). Далее наводимся на вторую точку, так же берём отсчёт. Если значение правого угла меньше чем левого, к нему нужно прибавить 360 градусов. Разность отсчётов и будет нашим углом.
Полярный способ съемки теодолитом
В строительстве в основном используют два способа съемки – полярный (рис. 1) и способ створов и перпендикуляров (рис 2). Другие способы съёмки теодолитом: способ угловых засечек, линейных засечек, способ вспомогательных створов и способ обхода.
При полярном способе мы отталкиваемся от двух точек с известными значениями. Эти точки можно взять из уже существующего проекта, плана, государственной геодезической сети (при наличии СРО), либо при самостоятельной разработке плана задать эти точки самостоятельно, начиная с самостоятельно определённого ноля по x;y;z координат. Полярный способ бывает замкнутый и разомкнутый.
Рассмотрим для начала разомкнутый способ, который мы потом приведём к замкнутому. Инструмент устанавливается на исходную точку 2, берётся начальный отсчёт на исходную точку 1, либо наоборот. Измеряется расстояние рулеткой, мерной лентой или дальномером до точки теодолитного хода 1, устанавливается метка (колышек заподлицо с землёй, либо вертикальная рейка). Измеряется левый по ходу угол на точку теодолитного хода 1. Дойдя до съёмочной точки 2 мы последовательно вычисляем значения горизонтальных углов к каждой из точек контура (рис. 1). Таким образом так же можно измерить расстояния до точек объекта съёмки и вертикальные углы с любой нужной вам точки теодолитного хода. Далее, пользуясь формулами вычислить необходимые значения и расстояния, многие расчёты приведены в нескольких видео на этой странице.
Последний этап – «привязка» теодолитного хода к известным точкам и создания → плана местности на бумаге (по ссылке рассказано как сделать план или схему местности). Так как контрольные точки находятся в одной системе координат, данный полигон можно привести к замкнутому, доведя ход от контрольной точки 2 до исходной точки 1. Далее нужно вычислить погрешность замкнутого теодолитного хода, которая вычисляется проще, чем для разомкнутого.
Погрешность замкнутого теодолитного хода, невязка
В результате несложных расчётов мы получим невязку, которую сравниваем с допустимой. В случае, если значение в допуске, погрешность пропорционально раскидывается в стороны полигона.
Для замкнутого теодолитного хода погрешность определяется по формуле:
Где 
сумма углов фактическая (измеренная), а 
— сумма углов теоретическая, то есть которая должна быть по законам геометрии.
Вычисляется теоретическая сумма углов по формуле:
Где n — число измеренных углов.
Допустимая погрешность суммы углов замкнутого теодолитного хода определяется по формуле:
Если фактическая погрешность больше допустимой, ещё раз проверяем записи, если проблема не в этом, берём отсчёты заново. Если погрешность меньше или равна допустимой вычисляем поправку по формуле:
Значение раскидываем на все углы. Если число получается не целое, в одни углы вводим поправки больше чем в другие.
Съёмка теодолитом методом створов и перпендикуляров
Метод створов и перпендикуляров хорошо подходит при разбивочных работах. В этом случае мы откладываем на местности прямые углы, последовательно переставляя инструмент на полученные точки на местности. К примеру, от базисной стороны 1-2 мы получаем контрольное направление 1. Сетка нитей в этом случае играет роль шнурки. Измерив, необходимое расстояние, попадаем в стартовую разбивочную точку, а дальше работаем согласно схеме.
Теодолитом можно разбить прямоугольный полигон или проконтролировать соосность разбитого полигона. Теоретическая сумма углов в замкнутом контуре должна быть равна 360°. Устанавливая последовательно инструмент в каждую из точек объекта, измеряем внутренние углы. К примеру, невязка в 1° на 10-метровом отрезке составляет примерно 20 см. Так что можно оценить допуски в зависимости от класса сооружения, и при необходимости внести коррективы в разбивку осей.
Определение расстояния теодолитом с помощью дальномерной рейки
С помощью теодолита можно определить и расстояние до точки взятия отсчётов, с погрешностью примерно в 10 см. Устанавливаем дальномерную рейку на точку, до которой хотим измерить расстояние. В визирной сетки теодолита есть 2 дальномерных штриха, расположенных сверху и снизу. Измерение расстояние производится просто. Считаем количество сантиметров от одного горизонтального дальномерного штриха до другого и умножаем полученное значение на дальномерный коэффициент трубы, который обычно равен 100.
Определение расстояния теодолитом при помощи дальномерной рейки по дальномерным нитям
На приведённом примере расстояния до рейки будет примерно 19,4 метра.
Геодезия, видеолекция «Теодолитная, тахеометрическая съёмки»
Подробнейшую информацию о работе с теодолитом, с формулами можно узнать из этого видео.
Оставляйте ваши советы и комментарии ниже. Подписывайтесь на новостную рассылку. Успехов вам, и добра вашей семье!
Работа с теодолитом
Подготовка теодолита к работе
Измерение горизонтальных углов теодолитом предполагает установку прибора в вершине определяемого угла. Для этого сначала ставят штатив так, чтобы центр площадки для установки штатива был примерно над точкой, а плоскость площадки – горизонтальна. Только после этого теодолит закрепляют на штативе, центрируют и горизонтируют прибор.
Горизонтирование теодолита – это последовательное горизонтирование плоскости лимба горизонтального угломерного круга (ГУК) и приведение вертикальной оси вращения в отвесное положение. Процесс горизонтирования контролируется по цилиндрическому уровню алидады ГУК и производится посредством подъёмных винтов теодолита. Поворачивая алидаду, направляют ось уровня по двум подъёмным винтам и перемещают пузырёк уровня в центр. Затем следует повернуть алидаду на 90? и, используя третий подъёмный винт, вновь перевести пузырёк в центр. Действия необходимо повторять до тех пор, пока пузырек не станет сходить с середины при всех позициях алидады горизонтального круга. Допустимое его отклонение не больше двух делений шкалы цилиндрического уровня.
Для получения достоверного результата работа с теодолитом требует соблюдения двух геометрических условий:
Измерение горизонтального угла теодолитом
Визирование – совмещение центра сетки нитей с точкой.
Сетка нитей – это стеклянная пластина с нанесёнными на нём линиями (характер их нанесения может быть разным). Пересечение средних линий называют центром сетки нитей Z.
Наведение центра нитей на точку
Для визирования теодолита на точку необходимо:
Измерение горизонтального угла β
Измерение горизонтального угла теодолитом предполагает установку прибора в вершине измеряемого горизонтального угла (т.н. станция), а рейки на станциях n+1 и n–1.
Перекрестие сетки нитей совмещают с самой нижней видимой точкой рейки так, чтобы вертикальная нить совпадала с осью рейки.
Затем выполняют следующую последовательность действий (первый полуприём):
Измерение горизонтального угла на станции n:
β – горизонтальный угол
Вычисление горизонтальных углов
При выполнении условия расхождения в значениях угла, полученных за два полуприёма, средний горизонтальный угол рассчитывают по формуле: βср = (βКЛ + βКП) /2.
Лимб горизонтального угломерного круга оцифрован всегда от нуля до 360? через 1?, слева направо.
Отсчёт по горизонтальному кругу берут следующим образом:
Отсчётный микроскоп теодолита RGK TO-15:
отсчёт по ГУК – «125°07´»
отсчёт по ВУК – «-0°35´»
Измерение вертикального угла теодолитом
При измерении вертикальных углов теодолитом центр сетки нитей переводят на высоту инструмента, ранее отмеченную на рейке. Высоту инструмента определяют с помощью листа белой бумаги и рейки, приставляя её почти вплотную к окуляру. Пользователь при этом должен вести наблюдение в объектив. Лист передвигают по рейке, пока он не закроет ровно ½ поля зрения. Высоту инструмента на рейке удобно отмечать тонкой круглой резинкой.
Сначала снимают отсчёт, визируя при круге лево. Затем, переведя трубу через зенит, визируют и снимают отсчёт при круге права.
Существует несколько способов оцифровки лимба вертикального угломерного круга (ВУК). У теодолита RGK TO-15 (TO-05) оцифровка секторная, при которой ВУК разбит на 4 сектора по 90°, из которых два сектора имеют положительную оцифровку, а два других – отрицательную. Для взятия отсчёта:
Далее проводят вычисление вертикального угла. При этом отсчёты от 0° до 90° соответствуют измеряемому положительному вертикальному углу.
Вычисление вертикальных углов
После снятия отсчётов рассчитывают вертикальный угол через М0, либо по результатам двух отсчётов, полученных при визировании на цель в двух положениях зрительной трубы (КЛ и КП).
Расчётные формулы для секторной оцифровке лимба вертикального круга от нуля в обе стороны – по ходу и против хода часовой стрелки (RGK TO-05 и TO-15):
М0 = (КП + КЛ)/2; v = МО-КП; ν=КЛ−М0
При расчёте по этим формулам не обязательно добавлять 360°.
Измерение расстояний теодолитом
В этом разделе рассмотрим, как работать с теодолитом для измерения расстояний. В сетке нитей зрительной трубы теодолита имеются два дополнительных горизонтальных дальномерных штриха, расположенных по обе стороны от центра сетки нитей на равных расстояниях. Наличие этих штрихов позволяет производить измерение теодолитом расстояния D от прибора до рейки.
В случае, приведенном на рисунке:
Дальномерный интервал n равен разности отчетов по нижнему и верхнему дальномерным штрихам.
n = 1856-1747=109 мм = 10,9 см.
По формуле вычисляем расстояние: D = 100*10,9 см=1090 см = 10,9 м
Для измерения теодолитом расстояний при помощи нитяного дальномера относительная ошибка обычно составляет от 1/100 до 1/300.
Измерение теодолитом расстояния по дальномерным штрихам
Интернет-магазин контрольно-измерительных приборов и освещения » Мир приборов «
Ознакомьтесь с нашим ассортиментом в каталоге
Решения для жизни и работы!
Представленная информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой.
Технические параметры (спецификация) и комплект поставки товара могут быть изменены производителем без предварительного уведомления.
