Измерение вертикальных углов

Вертикальный круг теодолита служит для измерения углов, расположенных в вертикальной плоскости. Началом счета этих углов могут являться горизонтальная плоскость или отвесная линия. Угол между горизонтальной плоскостью и направлением визирной оси зрительной трубы называется углом наклона - n°. Угол между отвесной линией и направлением визирной оси трубы называется зенитным расстоянием – Z. Угол наклона и зенитное расстояние дополняют друг друга до 90°.

                                                                             Z + n° = 90°

                                                                             n = 90° - Z

                                                                             Z = 90° - n°

Теодолит будет измерять угол наклона или зенитное расстояние в зависимости от того, где будет располагаться отсчет равный 0°. Если при горизонтальном положении зрительной трубы отсчет будет равен 0° (180°) такой теодолит будет измерять углы наклона, если же при горизонтальном положении зрительной трубы отсчет будет 90° (270°) такой теодолит будет измерять зенитные расстояния. Как правило технические теодолиты измеряют углы наклона.  

Углы наклона вверх от горизонта считаются положительными, а вниз от горизонта – отрицательными.

Вертикальный круг теодолита состоит из лимба и алидады. На лимбе нанесены градусные деления, он наглухо скреплен со зрительной трубой и вращается вместе с ней. Алидада вместе с отсчетным устройством остается в процессе измерения угла неподвижной. С алидадой вертикального круга может быть скреплен цилиндрический уровень или его заменяет специальная оптическая система (компенсатор), которая автоматически устанавливает указатель отсчетного микроскопа (индекс шкалы) в необходимое положение. У теодолитов Т30, 2Т30П при алидаде вертикального круга нет уровня, его заменяет цилиндрический уровень при горизонтальном круге. При снятии отсчетов по вертикальному кругу пузырек уровня при вертикальном круге, а при его отсутствии при горизонтальном круге приводится в нульпункт (в первом случае это делают винтом уровня, а во втором случае подъемными винтами). Основное условие, которому должен удовлетворять вертикальный круг заключается в том, чтобы визирная ось трубы была параллельна оси цилиндрического уровня при алидаде вертикального круга, когда отсчет по вертикальному равен 0°. А это возможно лишь в том случае, если визирная ось параллельна нулевому диаметру лимба, а линия, проходящая через нулевые штрихи алидады параллельна оси цилиндрического уровня. В этом случае при горизонтальном положении зрительной трубы и нахождении пузырька уровня в нульпункте нулевой штрих алидады совпадает с нулевым штрихом.

Место нуля – это отсчет по вертикальному кругу  в момент, когда визирная ось трубы находится в горизонтальном положении, а пузырек уровня при вертикальном круге находится в нульпункте.

Место нуля можно определить следующим образом: дважды при КЛ и КП навести трубу на одну и ту же точку и приведя пузырек уровня в нульпункт снять отсчеты по вертикальному кругу. Место нуля вычисляют по формуле

                                             - для теодолитов с односторонней системой отсчитывания

                                             - для теодолитов с двухсторонней системой отсчитывания

  Место нуля определяют не менее 2 – 3 раз, чтобы убедиться в его постоянстве, колебания значений МО не должны превышать утроенной точности измерения угла. Зная величину МО можно вычислить угол наклона на точку. Для этого используют формулы:

Измерение длин линий

Различают непосредственное измерение расстояний и измерение расстояний с помощью специальных приборов, называемых дальномерами. Непосредственное измерение выполняют инварными проволоками, мерными лентами и рулетками.

Инварные проволоки позволяют измерять расстояние с наибольшей точностью; относительная ошибка измерения может достигать одной миллионной; это означает, что расстояние в 1км измерено с ошибкой всего 1мм. Инвар - это сплав, содержащий 64% железа и 36% никеля; он отличается малым коэффицентом линейного расширения α = 0.5^.10^-6 (для сравнения: сталь имеет α = 12^.10^-6).

Мерные ленты обеспечивают точность измерений около 1/2 000, т.е. для расстояния в 1км ошибка может достигать 50см. Мерная лента - это стальная лента шириной от 10 до 20мм и толщиной 0.4 - 0.5мм. Мерные ленты имеют длину 20, 24 и 50м. Целые метры отмечены пластинами с выбитыми на них номерами метров, полуметры отмечены круглыми заклепками, дециметры - круглыми отверстиями диаметром 2мм.

Рисунок 1 - Мерные ленты

Фактическая длина ленты или проволоки обычно отличается от ее номинальной длины на величину Δl. Фактическую длину ленты определяют, сравнивая ее с эталонной мерой. Процесс сравнения длины мерного прибора с эталоном называется компарированием, а установка, на которой производится компарирование, - компаратором.

Длина стальных рулеток бывает 20, 30, 50, 75 и 100м. Точность измерения расстояния стальными рулетками зависит от методики измерений и колеблется от 1/2 000 до 1/10 000.

Измерение линий мерной лентой. Измеряют линии, последовательно укладывая мерную ленту в створе линии. Прежде чем измерять линию, ее нужно подготовить, а именно: закрепить на местности ее концевые точки и обозначить створ. Створом линии называют отвесную плоскость, проходящую через концевые точки. Для обозначения створа линию провешивают, т.е. устанавливают вехи через 50-150 м в зависимости от рельефа.

Измерение линии выполняют два человека. Они укладывают ленту в створ и считают число уложений. В комплект кроме самой ленты входят 6 или 11 шпилек и 2 проволочных кольца, на которые надевают шпильки. Передний мерщик в процессе измерения линии втыкает шпильки в землю, а задний собирает их. В конце линии измеряют остаток с точностью до 1см.