Геодезические приборы для измерения углов. Теодолиты

Инструменты для определения направлений и измерения углов. Для простейшего определения направлений линий относительно меридиана служит Буссоль, являющаяся или самостоятельным геодезическим инструментом, или принадлежностью других Г. и. Погрешность буссоли составляет 10—15'. Для более точного измерения направлений и углов в геодезии применяются разнообразные инструменты. Прообразом их явилась Астролябия, изобретённая ещё до н. э. и состоявшая из круга с делениями, по которому углы отсчитывали с помощью вращающейся линейки с Диоптрами, служившими для наведения на предмет. Во 2-й половине 16 в. начали появляться др. угломерные инструменты. например пантометр (астролябия с вертикальным кругом, допускавшая измерение и горизонтальных и вертикальных углов). С 17 в. в угломерных инструментах стали применяться зрительные трубы (1608), микроскопы (1609), верньеры (1631), уровни (1660), сетки нитей (1670). Так сложился основной угломерный инструмент, получивший название Теодолита. Теодоли́т — геодезический инструмент для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т.п. Основной рабочей мерой в теодолите служат горизонтальный и вертикальный круги с градусными минутными и секундными делениями.

При измерительных работах целятся на пункт с известными координатами, например тригонометрический пункт.

Устройство теодолита.

Конструктивно теодолит состоит из следующих основных узлов:

Корпус с горизонтальным и вертикальным отсчетными кругами, и др. технологическими узлами;

Подставка (иногда употребляют термин «трегер») с тремя подъёмными винтами и круглым уровнем(для горизонтирования теодолита);

Зрительная труба;

Наводящие и закрепительные винты для наведения и фиксации зрительной трубы на объекте наблюдения;

Цилиндрический уровень

Оптический центрир (отвес) для точного центрирования над точкой

Отсчетный микроскоп для снятия отсчетов.

Принцип действия теодолита

Стандартный ряд теодолитов России

В соответствии с ГОСТ 10529-96, в России предусматривается выпуск шести типов теодолитов:Т1,Т2,Т5,Т15,Т30,Т60 (в настоящее время не выпускается)

Литера «Т» обозначает «теодолит», а последующие числа — величину средней квадратической погрешности в секундах, при измерении одним приёмом в лабораторных условиях. Обозначение теодолита, изготовленного в последние годы может выглядеть так: 2Т30МКП. В данном случае первая цифра показывает номер модификации («поколения»). М — маркшейдерское исполнение (для работ в шахтах или тоннелях; может крепиться к потолку и использоваться без штатива, помимо этого, в маркшейдерском теодолите в поле зрения визирной трубы есть шкала для наблюдения за качаниями отвеса при передаче координат с поверхности в шахту). К — наличие компенсатора, заменяющего уровни. П — зрительная труба прямого видения, т.е. зрительная труба теодолита имеет оборачивающую систему для получения прямого (не перевернутого) изображения.

Теодолит устанавливают на штативе или столике геодезического знака, подъёмными винтами и по уровню приводят вертикальную ось в отвесное положение, поворотами трубы около вертикальной и горизонтальной осей наводят её на визируемую точку и производят отсчёты по кругам. Это даёт направление, а угол получают как разность двух смежных направлений. В современных теодолитах круги изготовляют из оптического стекла, диаметр делений 6—18 см, наиболее употребительный интервал между делениями 20' или 10', отсчётными устройствами служат шкаловые микроскопы с точностью отсчитывания 1'—6» или т. н. оптические Микрометры с точностью отсчитывания до 0,2—0,3».

В 60-х гг. 20 в. для определения направления истинного (географического) меридиана стали применять т. н. гиротеодолиты и различные гироскопические насадки на теодолиты. Погрешность определения направлений гиротеодолитом составляет 5—10”.

К осевым, закрепительным и наводящим устройствам угломерных инструментов предъявляют высокие требования. Например, в высокоточных теодолитах угловые колебания вертикальных осей не превышают 2 ", в пассажных инструментах допустимая неправильность формы их цапф, на которых вращается зрительная труба, составляет доли микрона. Закрепительные устройства не должны вызывать упругих деформаций в осевых системах и смещений закрепляемых частей инструмента в момент закрепления. Наводящие устройства должны осуществлять весьма тонкие перемещения частей инструмента, например повороты с точностью до долей секунды.

Зрительные трубы угломерных и др. Г. и. имеют увеличения в 15—65 раз. Наиболее распространены трубы с внутренней фокусировкой, снабженной телеобъективом, заднюю компоненту которого, называемую фокусирующей линзой, можно передвигать для получения отчётливого изображения различно удалённых предметов. Точность визирования трубой зависит как от её увеличения, диаметра отверстия объектива, качества даваемого ею изображения, так и от формы, размеров, освещённости и контрастности визируемой цели. С увеличением дальности до цели большее значение приобретает влияние атмосферных помех, снижающих контраст и вызывающих колебания изображения цели. В идеальных условиях хорошие трубы с увеличением в 30—40 раз дают ошибку визирования около 0,3».

К теодолитам примыкают т. н. тахеометры-автоматы и тахеометры-полуавтоматы, позволяющие без вычислений, прямо из отсчётов по рейке, получать редуцированные на горизонтальную плоскость расстояния и превышения точек установки рейки или без вычислений определять только расстояния, а превышения вычислять по найденному расстоянию и измеренному углу наклона.