Угловые измерения

1.

Угловые измерения
1. Принципиальная схема угловых измерений
2. Общее устройство, назначение, комплект теодолитов
3. Измерение горизонтальных и вертикальных углов

2.

Принцип измерения горизонтальных углов

3.

Обозначения на рисунке
В-вершина измеряемого угла
ВС и ВА – направления, образующие горизонтальный
угол
Р-горизонтальная плоскость
(β)abc-горизонтальный угол на плоскости
R
Q-
Вертикальные
плоскости визирования
плоскости
(коллимационные),

4.

Порядок измерений
Последовательно визируя на точки А и С нужно взять
отсчёты по ГК и затем вычислить величину гор. угла β.
Горизонтальный угол равен разности отсчётов правого и
левого направлений.

5.

Порядок измерений
Последовательно визируя на точки А и С нужно взять отсчёты по
ГК и затем вычислить величину гор. угла β.
Горизонтальный угол равен разности отсчётов правого и левого
направлений.

6.

Определение вертикального угла
• Вертикальный угол – это угол в вертикальной плоскости между линией
горизонта прибора и направлением на предмет наблюдения

7.

Для измерения горизонтальных и вертикальных углов
применяют приборы теодолит (электронный теодолит)
тахеометр

8.

Государственным стандартом угломерных приборов
теодолиты разделяют на три типа:
а) высокоточные теодолиты — для измерения горизонтальных
углов со средними квадратическими ошибками от ±0,5" до ±1,0";
б) точные теодолиты — для измерения горизонтальных углов со
средними квадратическими ошибками от ±2" до ±10";
в) технические теодолиты — для измерения углов со средними
квадратическими ошибками от ±15"до ±30".

9.

Отдельные части теодолита должны удовлетворять ряду
геометрических условий, которые представлены на
принципиальной схеме

10.

Общее устройство,
назначение теодолита

11.

Устройство теодолита 4Т30П
Теодолит технический, предназначен для измерения углов в
теодолитных и тахеометрических ходах, при разбивке плановых
и высотных съемочных сетей, для измерения расстояний с
использованием нитяного дальномера зрительной трубы, а
также для нивелирования горизонтальным лучом с помощью
уровня при трубе.

12.

13.

14.

•Головка штатива
•Основание
•Подъемный винт
•Наводящий винт алидады
•Закрепительный винт алидады
•Наводящий винт зрительной трубы
•Окуляр зрительной трубы
•Предохранительный колпачок сетки нитей
зрительной трубы
•Кремальера
•Закрепительный винт зрительной трубы
•Объектив зрительной трубы
•Цилиндрический уровень

15.

•Кнопочный винт для поворота лимба
•Закрепительный винт лимба
•Окуляр
отсчетного
микроскопа
с
диоптрийным кольцом
•Зеркальце
для
подсветки
штрихов
отсчетного микроскопа
•Колонка
•Ориентир-буссоль
•Вертикальный круг
•Оптический визир
•Диоптрийное кольцо окуляра зрительной
трубы
•Исправительные винты цилиндрического
уровня
•Подставка

16.

1. Измерение горизонтальных и вертикальных углов
2. Измерение расстояний по дальномерной рейке
3. Определение
азимутов
магнитных
ориентирных
направлений
4. Может быть использован при нивелировании для
определения
превышений
определения отметок точек.
между
точками
и

17.

Комплект теодолита
1. Теодолит в футляре
2. Штатив
3. Ориентир-буссоль
4. Отвес
5. ЗИП
(запасные
принадлежности)
инструменты
и

18.

Основные характеристики технического теодолита
4Т30п
С.к.п. измерения отдельного горизонтального
угла
Увеличение 20⃰
Поле зрения 2°
Предел фокусирования 1.2 м .→∞
Коэффициент дальномера 100
Цена деления на лимбе 1°
Цена деления шкалы микроскопа 5'
Цена деления цилиндрического уровня 45''
Вес 2.3 кг

19.

Зрительная труба

20.

Зрительная труба теодолита служит для визирования на точки
местности с целью измерения горизонтальных и вертикальных углов,
а также расстояний между точками местности.
Прямая, соединяющая оптический центр объектива и центр сетки
нитей окуляра, называется визирной осью зрительной трубы.

21.

Поле зрения зрительной трубы
сетка нитей

22.

При наблюдении предметов на них
наводится вполне определенная точка трубы.
Такой точкой является центр сетки нитей.
Сетка нитей служит для точного наведения визирной оси
зрительной трубы на визирную цель.
Она представляет собой плоскопараллельную пластинку, на
которой нанесены три горизонтальных и одна вертикальная нить.
Для повышения точности визирования вертикальная нить в одной
половине имеет биссектор (двойную нить).

23.

При оценке качества зрительной трубы
существенное значение имеют следующие
показатели:
• увеличение
• поле зрения
• относительная яркость
разрешающая способность, которую принимают
за точность визирования

24.

Увеличением зрительной трубы называется отношение угла зрения, под
которым мы видим изображение предмета в трубе, к углу зрения, под которым
мы видим тот же предмет невооруженным взглядом.
Увеличение зрительной трубы равно отношению фокусного расстояния
объектива к фокусному расстоянию окуляра.

25.

Полем зрения трубы называется то пространство, которое
видно в трубу при ее неподвижном положении.
Яркость изображения определяется количеством света,
которое падает на глаз в секунду времени на квадратный
миллиметр изображения. Яркость изображения прямо
пропорциональна квадрату отверстия объектива и обратно
пропорциональна квадрату увеличения трубы. В связи с этим
при геодезических работах не следует применять приборы с
трубами большого увеличения, так как они имеют небольшую
яркость изображения.

26.

27.

Предельное расстояние от теодолита до предмета
Невооруженный глаз может различить две удаленные точки в том случае,
если они видны под углом зрения не менее 1′. При меньших углах зрения
точки перестают различаться и сливаются в одну. Поэтому ошибку
визирования невооруженным глазом можно полагать равной 60". Данное
значение угла зрения называют критическим.
При рассматривании изображения в зрительную трубу погрешность
визирования уменьшается пропорционально увеличению трубы и принимается
±60"/ Г.
Если увеличение трубы известно, можно рассчитать предельное расстояние
от прибора до наблюдаемого предмета. Эта величина около 2км.

28.

Уровни

29.

Цилиндрический уровень

30.

Цилиндрический уровень представляет собой
стеклянную трубку, внутренняя поверхность
которой отшлифована в виде бочкообразного
сосуда, в продольном сечении
представляющего дугу окружности
некоторого радиуса
В цилиндрических уровнях добиваются, чтобы длина пузырька
составляла примерно 1/3 длины трубки при температуре +20°С.
Чтобы можно было судить о перемещении пузырька, на наружной
поверхности уровня наносятся штрихи. Расстояние между штрихами
равно 2 мм. Середина трубки уровня называется нуль-пунктом.

31.

Круглый уровень

32.

Контактный уровень

33.

34.

Угломерные круги
Горизонтальный круг (ГК) –
представляет собой стеклянное кольцолимб (от латинского limbus-кайма) с
градусными делениями

35.

Отсчетное устройство

36.

Отсчетные устройства
Отсчетные устройства позволяют
точностью выше, чем цена деления лимба.
снимать
отсчеты
Лимб горизонтального и вертикального круга теодолита 4Т30П
оцифрованы через 1°. Для повышения точности снятия отсчетов
алидада теодолита 4Т30П имеет шкаловый микроскоп.
Изображение шкалы, которая равна 60 минутам, совмещается с
изображением лимба, это позволяет снимать отсчеты при угловых
наблюдениях с точностью 1′.
с

37.

поле зрения шкалового микроскопа:
отсчет горизонтального круга 8°04′,
отсчет вертикального круга 1°36′.
Количество градусов определяется по
штриху лимба, который виден в шкале
микроскопа, количество минут равно
расстоянию в минутах от нуля шкалы
микроскопа до оцифрованного штриха
лимба.

38.

Поверки теодолита
Поверками теодолита называют действия, имеющие целью
выявить, выполнены ли требования, предъявляемые к
инструменту, и устранить обнаруженные уклонения от
требуемых условий.
Действия по устранению выявленных в ходе поверок
уклонений называются юстировкой (регулировкой или
исправлением).

39.

Приемочные поверки производятся при
получении прибора.
1. Осмотр внешнего вида теодолита, проверка
его комплектности.
2. Устойчивость теодолита на штативе.
3. Исправность отсчетного микроскопа.
4. Изображение в поле зрительной трубы
должно быть четким.
5. Плавность хода винтов прибора.

40.

Проведение приемочных поверок:
1. Осмотр внешнего вида теодолита, проверка его комплектности.
Условие поверки: проверка комплектации (согласно ведомости
комплектации) и отсутствия механических повреждений прибора.
2. Поверка устойчивости теодолита на штативе
Условие поверки: штатив должен быть исправен. Винты головки и
ножек штатива должны быть затянуты.
Порядок выполнения поверки
Выполнить наведение на удаленную точку. Приложить крутящее
усилие в горизонтальной плоскости к головке штатива, снять усилия
и проверить есть ли смещения сетки нитей при наличии смещений
затянуть винты головки и ножек штатива.

41.

Поверка отсчетного микроскопа
Условие поверки: несовпадение (рен)
шкалы микроскопа и шкалы градусов
не должны быть более r≤0,25 деления
шкалы микроскопа.
Порядок выполнения поверки
Совмещаются шкала микроскопа и градусное
деление и проверяют разность размеров шкалы
микроскопа и одного градусного деления круга. Рен
микроскопа, не должен превысить r≤0,25 деления
шкалы

42.

Поверка зрительной трубы
Условие поверки: очертания геометрических фигур
должно быть чётким.
Порядок выполнения поверки
Наводят на удаленный предмет, вращением
окулярного кольца добиваются появления сетки нитей.
Затем вращением механизма фокусирования добиваются
четкости изображения. Очертания геометрических
фигур, находящихся в поле зрения зрительной трубы
должно быть чётким.

43.

. Поверка зрительной трубы
Условие поверки: очертания геометрических фигур
должно быть чётким.
Порядок выполнения поверки
Наводят на удаленный предмет, вращением
окулярного кольца добиваются появления сетки
нитей. Затем вращением механизма фокусирования
добиваются четкости изображения. Очертания
геометрических фигур, находящихся в поле зрения
зрительной трубы должно быть чётким.

44.

Поверка плавности хода винтов прибора
Условие поверки: ход винтов должен быть
свободным.
Порядок выполнения поверки
Проводят проверку зажимных, наводящих,
подъемных, фокусирующих винтов прибора, они
должны
плавно
вращаться,
обеспечивая
соответствующие им функции.

45.

Полевые поверки и юстировки теодолита
В исправном теодолите взаимное положение
его частей и осей должно отвечать определенным
геометрическим условиям. Контроль выполнения
этих условий называется поверками теодолита.

46.

Соотношение главных осей теодолита рис. 13:
1. Ось цилиндрического уровня при алидаде
горизонтального круга LL1 должна быть
перпендикулярна вертикальной оси вращения
прибора VV1 (поверка цилиндрического уровня).
2. Визирная ось зрительной трубы KK1 должна
быть перпендикулярна горизонтальной оси
вращения зрительной трубы TT1. (поверка
коллимационной ошибки).
3. Горизонтальная ось вращения зрительной
трубы TT1 должна быть перпендикулярна
вертикальной оси вращения теодолита VV1.

47.

Последовательность выполнения поверок:
1. Поверка цилиндрического уровня
2. Поверка сетки нитей
3. Поверка положения коллимационной плоскости
4. Поверка положения горизонтальной оси теодолита.
5. Определение места нуля.
6. Поверка оптического визира.
7. Определение коэффициента нитяного дальномера.
8. Поверка чувствительности магнитной стрелки.

48.

Поверка цилиндрического уровня
Условие поверки: ось цилиндрического уровня при алидаде
горизонтального круга LL1 должна быть перпендикулярна
вертикальной оси вращения прибора VV1.
Осью цилиндрического уровня называется касательная к
внутренней поверхности ампулы в нуль-пункте.

49.

Порядок выполнения поверки:
1. Установить теодолит на штатив
2. Установить
цилиндрический
уровень
направлению двух подъемных винтов
по
3. Вывести пузырек уровня на середину
4. Повернуть алидаду на 180º и оценить положение
уровня: если уход меньше 1 деления уровня, то
уровень исправлен,
если уход больше 1 деления уровня, провести
исправление.

50.

51.

Порядок юстировки (исправления)
Половину ухода уровня устраняют исправительным винтом
уровня, вторую половину ухода уровня‒подъемными винтами.
Перед выполнением других поверок вертикальную ось
прибора приводят в отвесное положение путем поворота
алидады на 90º и выведением уровня на середину третьим
подъемным винтом. Этот процесс называется горизонтирование
прибора, тек как лимб горизонтального круга приводят в
горизонтальное положение. Поверенный прибор горизонтируют
при каждой установке перед выполнением измерений.
В случае невыполнения условия уровень нуждается в замене.

52.

Поверка сетки нитей
Условие поверки: вертикальная нить сетки нитей зрительной
трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси
вращения прибора.
Порядок выполнения поверки: на расстоянии 5 –7 м от теодолита
закрепить отвес – навести вертикальную нить сетки нитей на
отвес. Оценить совпадение нити отвеса и вертикальной нити
сетки нитей зрительной трубы. Вертикальная нить должна
совпадать с нитью отвеса, если не совпадает, необходимо
исправление (юстировка).

53.

54.

Порядок исправления (юстировка)
1. Снять окулярный колпачок (свинтить);
2. Свинтить четыре крепежных винта
рис.15;
3. Повернуть сетку до её совпадения с
нитью отвеса;
4. Закрепить винты;
5. Поверку повторяют, если условие поверки
выполняется, завинчивают окулярный
колпачок.

55.

Поверка положения коллимационной плоскости (определение
коллимационной ошибки)
Условия поверки: визирная ось зрительной трубы трубы должна быть
перпендикулярна горизонтальной оси вращения зрительной трубы.
Порядок выполнения поверки:
выбрать точку, на удаление не менее 50м на высоте горизонта
прибора, наклон визирной оси не должен превышать 2º;
провести визирование на точку при КЛ и снять отсчет Окл;
провести визирование на точку при КП и снять отсчет Окп;

56.

При отсутствии коллимационной погрешности
Окл – Окп = ±180º
При наличии коллимационной погрешности
Окл – Окп =± 180º + 2С
С – коллимационная погрешность.
С= ( Окл – (Окп ± 180 º))/2
допуск С ≤2mо≤2 ∙0.5´ ≤±1´
mо – точность снятия отсчета.
Пример вычисления коллимационной ошибки:
С= (208 º20´ – (28 º18´ + 180º))/2 =0º 01´
В этом случае исправления не требуются.

57.

Порядок проведения юстировки коллимационной погрешности:
Если коллимационная ошибка превышает допустимые значения,
то необходимо снять защитный колпачок с окулярной части,
провести визирование на точку при КЛ (a1=28°24′) и КП
(a2=28°18′) –, снять и записать отсчеты.
Вычислить исправленный отсчет a (как средний a= 28°21′).
Микрометренным винтом
установить средний отсчет на лимбе
горизонтального круга (при этом изображение точки сместится от
вертикальной нити сетки).
Ослабить вертикально расположенные юстировочные винты сетки нитей и
вращением боковых юстировочных винтов сместить сетку до совпадения
вертикальной нити сетки с точкой визирования. Закрепить юстировочные винты и
навинтить защитный колпачок. Повторить поверку.

58.

Поверка положения горизонтальной оси теодолита
Условия поверки: горизонтальная ось вращения
зрительной трубы TT1 должна быть перпендикулярна
вертикальной оси вращения теодолита VV1.

59.

Поверку выполняют в такой последовательности:
теодолит устанавливают на расстоянии 10-20м от стены здания.
Вертикальную ось вращения приводят в отвесное положение.
Трубу наводят на точку, высоко расположенную на здании, и закрепляют
горизонтальный круг. Трубу плавно опускают до горизонтального
положения. На стене отмечают проекцию точки.
Переводят трубу через зенит, отпускают закрепительный винт алидады и
снова наводят на ту же точку. Проецируют точку на тот же уровень и
закрепляют.
Если проекции точки совпадают, теодолит исправен, если не совпадают,
неисправен. Условия этой поверки гарантируется изготовителем. При
нарушении условия прибор направляют в оптико-механическую
мастерскую.

60.

Определение места нуля
Порядок выполнения поверки:
Значение МОВК определяют несколько по
различным точкам визирования при двух
положениях вертикального круга зрительной трубы
КЛ+КП
и рассчитывается по формуле МО =
.
2
Если значение место нуля не более двойной
точности прибора МОср ≤ 2t, то оно не осложняет
вычислений угла наклона и его можно не
изменять.
Если МО ≥2t то необходимо его привести к нулю
либо сделать близким к нулю

61.

Порядок исправления места нуля.
По произвольно выбранной точке вычислят
свободное от МО значение угла наклона
КЛ испр= ۷ + МО или КПиспр= ۷– МО
и устанавливают его на ВК, при этом
горизонтальный штрих сетки нитей сместиться с
визирной точки.
Исправления проводят при помощи юстировочных винтов
зрительной трубы. Действуя с помощью шпильки, вертикальными
юстировочнымивинтами совмещают горизонтальный штрих с
визирной точкой, затем повторно определяют место нуля.

62.

Поверка оптического визира
Условие поверки.
Визирная ось оптического визира должна быть параллельна
визирной оси трубы
Порядок выполнения поверки
1. Навести оптический визир на веху
2. Оценить положение сетки нитей и вехи
3. Если изображение вехи смещено более чем ¼ поля зрения,
по положению визира исправляется винтами крепления
визира.

63.

Определение коэффициента
нитяного дальномера
Порядок определения коэффициента
Выбирают относительно прямолинейный участок местности 40-60м и с
высокой точностью, в прямом и обратном направлениях измеряют длину
линии, например 40 и 60 метров. На одном краю устанавливают теодолит а
на удалении 40м – нивелирную рейку. Снимают отсчеты n1n2 по рейкам,
определяют разность отсчетов n1 -n2 в мм, делят на измеренное расстояние и
определяют коэффициент дальномера

64.

В зависимости от того, с какой стороны от окуляра находится
вертикальный круг при переводе зрительной трубы через зенит,
есть два рабочих положения теодолита: круг лево (КЛ), если
вертикальный круг слева от окуляра зрительной трубы, и круг
право (КП), если вертикальный круг справа от окуляра зрительной
трубы

65.

Измерение горизонтальных углов
При
измерении
применяют:
горизонтальных
способ приемов (для
горизонтального угла),
измерения
углов
отдельного
способ круговых приемов (при измерении нескольких
горизонтальных углов с точки стояния)
способ повторений (для измерения отдельного
горизонтального угла с повышенной точностью).

66.

Горизонтальный
угол
на
местности
измеряют
следующим образом. В вершине измеряемого угла
устанавливают теодолит. Головку штатива располагают
примерно над знаком, а ее верхнюю площадку приводят
в горизонтальное положение. Наконечники ножек
штатива вдавливают в грунт.
Теодолит центрируют над точкой по уровню на алидаде
горизонтального круга, приводя с помощью подъемных
винтов ось вращения теодолита в вертикальное
положение. На точках, фиксирующих направления,
между которыми измеряется угол, устанавливают
визирные цели: марки, вехи, шпильки.

67.

68.

69.

70.

Теодолит фиксируют с помощью станового винта на головке
штатива и устанавливают его над вершиной измеряемого угла,
центрируют нитяным (или оптическим) отвесом
Процесс центрирования позволяет совместить лимб
горизонтального круга с вершиной измеряемого угла.
Допустимая точность центрирования 5мм.

71.

Горизонтируют прибор по трем подъемным винтам и цилиндрическому
уровню.
Для этого устанавливают цилиндрический уровень параллельно
двум подъемным винтам и вращением этих винтов навстречу друг
другу или в разные стороны выводят пузырек уровня в нуль пункт.
Затем поворачивают алидаду на 90⁰, пузырек уровня уйдет с нуль
пункта, вращением третьего винта пузырек возвращают в середину.

72.

73.

На наблюдаемые точки выставляют вехи (либо визирные
марки)

74.

Сетку нитей трубы устанавливают в соответствии со зрением
наблюдателя. Для этого трубу наводят на светлый фон (небо,
белую стену) и, вращая окулярное кольцо, добиваются четкого
изображения сетки нитей.
Глядя поверх трубы, совмещают крест визира с визирной
целью (визирная цель должна появиться в поле зрения трубы).
После попадания в поле зрения трубы визирной цели
фиксируют направление, зажимая закрепительные винты
алидады и трубы. Вращением фокусирующей кремальеры
добиваются резкого изображения визирной цели. Наводящими
винтами алидады и трубы совмещают центр сетки с
изображением визирной цели.

75.

Измерение горизонтальных
углов способом полуприеприемов

76.

77.

1-й полуприем (КЛ):
визирование на точку правого направления, снятие и запись отсчета по ГК;
визирование на точку левого направления, снятие и запись отсчета по ГК;
вычисление значения угла в полуприеме:
βКЛ= c ‒ a
Искомый угол в каждом приеме получают как разность двух направлений β=c‒a
2-й полуприем (КП):
Повторение наблюдений и вычисление угла в полуприеме: βКП= c՛ ‒ a՛
Оценка допустимых расхождений: βКЛ ‒ βКП ≤ 2t (1՛), где t это точность
снятия отсчета; t=0,5՛.
Вычисление значения угла в приеме: =( КЛ+ КП)/2; m = 0,5′.
Искомый угол в каждом полуприеме получают как разность двух направлений
β=c‒a

78.

Пример измерения правого
горизонтального угла способом
приемов

79.

80.

81.

82.

83.

84.

85.

1. Вычисляют значение горизонтального угла при круге лево
βКЛ= КЛ1‒ КЛ2=89⁰25՛‒37⁰45՛=51⁰ 40՛
2. Вычисляют значение угла при КП
a. βКП= КП1‒ КП2=269⁰30՛‒217⁰50՛ = 51⁰ 40՛
10. Вычисление угла горизонтального угла β.
β = (βКП + βКЛ)/ 2=(51⁰ 40՛+ 51⁰ 40՛)/2 = 51⁰ 40՛