Присоединяйтесь к нам
в социальных сетях

Нивелир и теодолит: что это такое и в чем разница между инструментами, как произвести точные измерения углов

При помощи теодолита выполняются различные действия: измерение поверхности земли при проведении строительных работ, составление топографических карт, съемка местности для разных нужд.

Рассмотрим подробнее, какие функции выполняет теодолит, что это такое, каким образом его используют.

...

Оглавление:

Что такое геодезия

Геодезия — это наука, занимающаяся точным измерением земной поверхности, созданием рабочих чертежей или карт и прочими прикладными задачами. Для всех этих направлений созданы специальные разделы геодезии, но наиболее ощутимой и важной для повседневной жизни является инженерная геодезия.

Именно этот раздел занимается съемкой местности для постройки зданий и сооружений, для прокладки дорог, для определения точности проходки шахтных выработок или тоннелей. Задачи, решаемые этой отраслью, носят чисто прикладной характер, тесно соприкасающийся со строительством или картографией.

Что такое теодолит

Зачем нужен теодолитТеодолит — оптический измерительный прибор, при помощи которого с высокой точностью выполняются измерения вертикальных или горизонтальных углов. Он является основным инструментом геодезистов или маркшейдеров, производящих съемку местности.

Назначение теодолита — определение угла между двумя точками при помощи наведения визира поочередно на одну и другую точку, сравнения показаний на шкале самого прибора или на рейке — измерительной вертикальной линейке, которую удерживает ассистент на определенном расстоянии.

Существует много разновидностей теодолитов, различающихся по определенным признакам:

  1. Степень точности.  
  2. Способ отсчета по вертикальной шкале.
  3. Конструкция.
  4. Принцип действия.

Классическая, первоначальная конструкция теодолита — чисто механическая, самая простая, но не дававшая особой точности измерений. На смену ей пришел теодолит оптический — самый популярный и распространенный по сей день.

Он обеспечивает достаточную точность измерений, но уступает лазерному типу конструкции, имеющему наименьшую погрешность и применяемому для самых ответственных работ.

Существуют также электронные теодолиты, имеющие высокое качество измерений любой степени сложности с выводом показателей на собственный дисплей. Преимуществом такого типа конструкции являются автоматически производящиеся вычисления, значительно сокращающие время на обработку данных или снижающие вероятность ошибки.

Важно! Основные части теодолита остаются неизменными, усложняется лишь система наведения и определения значений.

Как устроен теодолит

Основными узлами теодолита являются:

Устройство теодолита

  1. Корпус.
  2. Зрительная труба.
  3. Система наведения (система регулирующих и настроечных винтов, позволяющих точно установить оси прибора по горизонтали и вертикали, навести зрительную трубу на определенную точку).
  4. Отвес или оптический центрир, служащий для настройки вертикали и точного выбора положения прибора (установки на точку).
  5. Штатив (тренога, трипод) для установки прибора в рабочем положении на грунт.

Основной элемент прибора — зрительная труба, при помощи которой производится точное наведение на определенную точку, определение параметров ее расположения относительно вертикали, горизонтали или другой точки с известными параметрами.

Строение теодолита основано на системе наведения основного элемента конструкции — визирной трубки (или зрительной трубы). Она установлена на специальной U-образной подставке и может перемещаться вокруг горизонтальной оси. Изменения наклона зрительной трубы отображаются на шкале вертикального круга.

В свою очередь, подставка вместе с трубой может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Изменения положения или направления зрительной трубы отображаются на шкале горизонтального круга. Все положения трубы могут быть зафиксированы или скорректированы при помощи винтов тонкой настройки, от качества наведения зависит точность результата.

Установка на грунте производится с помощью штатива — треноги. Для настройки горизонтали используется отвес и настроечные винты, расположенные в нижней части корпуса.

Все, для чего предназначен теодолит, это определение вертикальных или горизонтальных углов, позволяющее вычислить расстояние между точками, разницу уровней точек по вертикали. Точность измерений зависит от двух параметров:

  1. Качество прибора.
  2. Точность вычислений.
Внимание! Оптический теодолит не дает окончательных данных, большинство значений получаются путем последующей обработки, расчетов. В этом заключена ключевая особенность прибора, отличающего его от более современных типов.

Для чего нужен горизонтальный круг теодолита

Горизонтальный круг теодолитаГоризонтальный круг — это одновременно некая условная плоскость, геометрическое поняти, и конкретная деталь конструкции прибора, служащая опорой для подставки зрительной трубы.

Горизонтальный круг служит для определения углов между различными объектами, расположенными вокруг прибора.

При наведении зрительной трубки на определенные точки производится поворот прибора относительно вертикальной оси. Угол поворота фиксируется на шкале, расположенной на горизонтальном круге.

В этом состоит принцип работы теодолита — разница первоначального показания и значения, получившегося после поворота трубки с наведением на другую точку, составляет угловое расстояние между ними, что может послужить основой для многих расчетов.

Из чего состоит горизонтальный круг теодолита

В состав горизонтального круга входят две основные шкалы прибора — лимб и алидада. Они предназначены для измерения горизонтальных углов. Одна шкала остается неподвижной, а другая поворачивается вместе с визирной трубкой, показывая величину отклонения от первоначального положения.

Внимание! Принцип работы вертикального круга практически ничем не отличается от горизонтального, он имеет такое же устройство и выполняет подобные функции. Единственная разница — расположение в вертикальной плоскости.

Что такое лимб и алидада

Лимб — основная шкала прибора, расположенная на горизонтальном круге. Она имеет разбивку на 360° (иногда шкала разбивается на грады или гоны, т.е. на 400 частей). Лимб условно неподвижен — во время измерений он зафиксирован винтом. При необходимости лимб открепляется и устанавливается в удобном для измерений положении — например, нулевым значением на определенную точку, относительно которой будут производиться измерения.

Алидада в теодолите играет роль подвижной шкалы, показывающей угол отклонения от первоначального значения. Показания определяются при помощи штриха, нанесенного на алидаду (в некоторых случаях наносится штриховой сектор с нониусом). Любой поворот зрительной трубки вызовет вращение алидады, которая покажет угол отклонения.

Лимб и алидада
Лимб и алидада.

Геометрические условия теодолита

Геометрический условия — это соотношения расположения всех узлов прибора. Оси теодолита должны находиться в строгом соответствии друг с другом:

  1. Вертикальная и горизонтальная оси должны быть перпендикулярны.
  2. Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна визирной оси.
  3. Ось цилиндрического уровня (пузырькового уровня) должна быть строго горизонтальна.

Вертикальная ось (ось вращения алидады) и горизонтальная ось являются основными параметрами работы прибора,  подлежат периодической поверке (контролю соответствия требованиям) или юстировке (настройке правильного положения) перед началом работы.

Как проверить теодолит

Для правильной, точной работы прибора требуется качественная настройка его положения и соответствия осей. Для этого проводятся регулярные проверки и юстировки, позволяющие точно установить прибор, обеспечить правильное положение осей и плоскостей.

Проверка производится поэтапно:Как проверить теодолит

  1. Установка на точку. Положение треноги настраивается таким образом, чтобы отвес точно указывал на точку с известными параметрами (точку стояния), отмеченную на грунте.
  2. Установка горизонтальной плоскости. Производится настройка горизонтали по пузырьковому уровню, затем прибор разворачивается на 180° и вновь настраивается. Приемлемым положением считается несоответствие положения пузырька не более 1 деления.
  3. Установка визирной оси. Выбирается и замеряется отдаленная точка. Затем труба поворачивается на 180°, прибор разворачивается и вновь производятся измерения (иначе говоря, производится измерение параметров точки при положениях КП или КЛ). Затем лимб открепляют и разворачивают на 180°, после чего все операции повторяются. Полученные значения рассчитываются по специальной методике, результат должен соответствовать паспортным значениям. При обнаружении расхождений производится настройка перпендикулярности визирной оси или оси вращения трубы.

Все проверки или юстировки производятся перед тем, как пользоваться теодолитом. Для настройки оптики прибор направляется в специализированную мастерскую или на завод.

Стандартный ряд теодолитов в соответствии с ГОСТ 

Теодолит — ответственный измерительный прибор, от точности и качества работы которого зависит результат строительства, прокладки дорог или тоннелей и т.д. Поэтому все технические параметры теодолитов четко определены и регламентированы ГОСТ 10529-96. В частности, приборы подразделены на группы:

  1. Высокоточные.
  2. Точные.
  3. Технические.

Литеры в обозначении приборов указывают на:

  1. Т — теодолит.
  2. М — маркшейдерский.
  3. К — снабжен компенсатором положения плоскостей.
  4. П — прямого видения (изображение не перевернуто).
  5. А — автоколлимационный.
  6. Э — электронный.

Цифры в обозначении указывают на среднюю погрешность. В новых образцах самая первая цифра — номер модификации. Каждая группа имеет свой перечень моделей, технические характеристики которых соответствуют определенным требованиям.

Что такое повторительный теодолит

В повторительных теодолитах лимб имеет возможность вращения вместе с алидадой на заданную величину. Это помогает откладывать одинаковые углы без опасности ошибки. Такая конструкция является более совершенной, но имеет большую опасность появления ошибок за счет износа поворотных механизмов, появления люфта или прочих неисправностей.

Что такое неповторительные теодолиты

Неповторительные теодолитыНеповторительные теодолиты имеют жестко закрепленный лимб, поворачивающийся только при ослаблении фиксирующего винта для настройки или установки точки на ноль.

Такая система является более старой, но применяется еще довольно широко.

Жестко закрепленный лимб снижает возможность появления ошибок, но лишает конструкцию некоторых возможностей, присущих повторительным образцам.

Фототеодолит

Специфическая разновидность теодолита, предназначенная для точной съемки объектов с привязкой к системе координат, угловой привязкой или прочими параметрами. Может быть выполнена как фотокамера, объектив которой выполняет параллельно функцию зрительной трубы теодолита, или раздельная камеры и зрительная труба.    

Наиболее распространенной моделью фототеодолита является комплект Photeo 19/1318, позволяющий производить качественные снимки для точных измерений местности в исследовательских или прикладных целях.

Гиротеодолит

Гиротеодолит предназначен для работы в шахтных или полевых условиях без привязки к системе триангуляции. Конструктивно является сочетанием гирокомпаса высокой точности с оптическим теодолитом. Прибор имеет возможность точного определения истинного азимута (величина погрешности не более 6-60″), работы в любых погодных или климатических условиях. С практической точки зрения, это — вполне обычный теодолит, как пользоваться или как его настраивать —  большой разницы с оптическими моделями не имеется. Гирокомпас, по сути, является дополнительным приспособлением, дающим возможность привязки осей к системе координат.

Наиболее распространенными моделями гиротеодолитов являются 01-В1, МВТ-2, МТ-1 и другие.

Электронный

Электронный теодолит (современное название — тахеометр) является самой совершенной конструкцией, используемой в настоящее время. Прибор имеет встроенный процессор, производящий необходимые вычисления по полученным показаниям, что практически полностью исключает возможность появления ошибок. Кроме того, все данные по обследованным точкам остаются в памяти прибора, намного упрощая работу и исключая необходимость повторной установки и наведения прибора. Возможность использования в темное время суток и в любых погодных условиях делает электронный теодолит наиболее точным и качественным устройством.

К наиболее распространенным моделям электронных теодолитов относятся RGK T-05, RGK T-20, VEGA TEO-5B и другие.

Как подготовить теодолит к работе

Теодолитустройство, способное к настройке практически всех механических параметров непосредственно перед использованием. Необходимость обеспечения высокой точности измерений требует постоянной проверки работоспособности и качества показаний, которое не должно выходить за допустимые пределы.

Как подготовить теодолит к работеПодготовка теодолита к работе производится поэтапно:

 

  1. Установка треноги на точку.
  2. Установка на штатив теодолита, фиксация становым винтом.
  3. Настройка вертикали и горизонтали (центрирование и нивелирование).
  4. Настройка (фокусирование) зрительной трубки и микроскопа.
  5. Установка и подключение освещения.

Все эти действия могут потребовать больших или меньших затрат времени в зависимости от состояния прибора и предыдущих настроек.

Внимание! В паспорте прибора имеются четкие и подробные указания, каким образом производятся все подготовительные операции. Перед началом работ следует внимательно прочитать инструкцию и соблюдать все ее требования во время практических действий.

Как измерить углы

Измерение углов — основная функция прибора. По сути, это единственная операция, которую способен выполнять теодолит.

Прежде всего следует рассмотреть измерение горизонтальных углов теодолитом. Установленный на точку стояния (вершину измеряемого угла) и подготовленный к работе (отъюстированный) прибор наводится на точку, определяющую сторону угла.

Для этого труба от руки наводится таким образом, чтобы точка оказалась в поле зрения визира, после чего производится точная настройка при помощи настроечных винтов алидады. При этом лимб можно оставить в исходном положении или установить на нем нулевое положение, что упростит расчеты. Показания заносятся в журнал измерений.

Затем труба визируется на вторую точку подобным образом. Положение алидады укажет величину угла между первой и второй точками относительно вершины — точки стояния прибора.

Вертикальные углы измеряются подобным образом, но показания снимаются с вертикального круга теодолита. Существует два положения вертикального круга — КП и КЛ, означающие соответственно правое и левое расположение вертикального круга относительно трубы. При расчетах это следует учитывать, поскольку при множественных измерениях может случиться ошибка, способная коренным образом повлиять на результат.

Сферы применения теодолита

Применение теодолита в строительстве Для чего нужен теодолит в строительных или научных работах — вопрос весьма емкий.

При работе «в поле», когда не имеется никакой привязки к горизонтальной или вертикальной плоскости, точная разбивка участка без применения соответствующей аппаратуры невозможна.

Точный выбор направления при прокладке дорог, корректировка оси штреков или тоннелей — все эти действия требуют высокой точности измерений и привязки к системе триангуляции, иначе неизбежные ошибки приведут к потере направления, нарушениям в размерах зданий и сооружений.

Следует учитывать, что тоннели обычно ведутся с противоположных сторон навстречу друг другу, а при строительстве используются унифицированные элементы, имеющие определенные размеры и формы. Ошибки при измерениях приведут к полной невозможности получить нужный результат.

Немаловажную роль теодолит играет и в научной деятельности, в частности — в картографии. Точность большинства карт, которые используются сегодня — заслуга именно теодолита.

Что такое нивелир

Нивелир — геодезический оптический прибор, с помощью которого определяется горизонталь или разница в уровнях нескольких точек. По сравнению с функциями, которыми располагает теодолит, нивелир обладает иными способностями.

Возможность создания строго горизонтальных плоскостей очень важна при строительстве, так как высокие здания или сооружения, опирающиеся на основание с нарушениями геометрии, могут попросту упасть. Поэтому применение нивелиров распространено не менее широко, чем использование теодолитов, чей набор функций зачастую оказывается избыточным.

Разница между теодолитом и нивелиром

НивелирРазница между этими приборами состоит в назначении и выполняемых функциях. Теодолит создан для измерения углов.

Нивелир производит определение горизонтальных (или вертикальных) линий или плоскостей, осуществляет сравнение имеющихся поверхностей с условной горизонталью.

При этом, если сопоставить возможности, которыми обладают теодолит и нивелир, разница оказывается в пользу теодолита.

Он способен выполнять функции нивелира, и на практике зачастую так и происходит. В то же время, нивелир имеет лишь контрольные функции, для сложного измерения он не предназначен. При этом, более простое устройство прибора означает большую надежность и устойчивость работы.

Во время подготовительного периода или при проведении работ, не имеющих первостепенной важности, нивелир оказывается надежным и точным помощником.

Возможности, которыми обладает теодолит или его разновидности, весьма важны для практической и научной деятельности. Привязка к местности и координатной сетке — важное условие для точных и ответственных работ, когда ошибка может стоить очень дорого.

Видео по теме: подготовка теодолита к работе

Помогла статья?
Звёзд: 2Звёзд: 1
+2
Загрузка...

Отзывы и комментарии

    Adblock detector