II. ТЕОДОЛИТНАЯ СЪЕМКА

 

Изучение этого раздела связано с освоением основного угломерного прибора теодолита и других приборов, применяемых при теодолитной съемке (мерные приборы, дальномеры, эклиметры, экеры), с изучением процесса теодолитной съемки (полевой работы), вычислительной обработки результатов полевых измерений, составления плана и вычисления площадей по результатам измерений на местности и по плану.

Сначала надо изучить главу 11 (§ 25-50), [1] и § 34, 40-41, [2], ознакомиться с мерной лентой, эклиметром, экером и теодолитом, обратившись за этими приборами в производственную землеустроительную или геодезическую организацию или в лабораторию университета. Особое внимание необходимо уделить изучению теодолита, который нужно иметь под руками и выполнять им измерение, в соответствии с § 26-40, [1] и § 34, 46, [2]. Теодолит может быть любым, но желательно иметь теодолит ТЗО или 2ТЗО и изучать его в такой последовательности.

1. При ознакомлении с теодолитом надо обратить внимание на работу трех пар винтов: 1) закрепительного (зажимного) и наводящего винтов лимба, 2) закрепительного и наводящего винтов алидады и 3) закрепительного и наводящего винтов зрительной трубы. При ознакомлении с работой наводящего винта зрительной трубы обратите внимание также на установочный винт алидады (и уровня) вертикального круга. У некоторых современных теодолитов, например, у теодолита Т-ЗО, этот винт отсутствует, так как у него нет уровня при вертикальном круге.

2. При ознакомлении со зрительной трубой теодолита обратите внимание на вращение окулярной трубочки, которым достигается резкое изображение сетки нитей, а вращением кремальеры получают резкое изображение предмета. Учтите, что н а в е д е н и е з р и т е л ь и о и т р у б ы н а т о ч к у предмета (конец кола, столба, вехи, шпиля, визирной марки и т. д.) означает совмещение изображения точки предмета и точки перекрестия нитей сетки, что достигается вращением наводящих винтов алидады (горизонтального круга) и зрительной трубы.

3. Далее определите точность верньера или цену деления лимба и шкалы микроскопа у оптического теодолита и приобретите навык в отсчитывании по лимбам горизонтального и вертикального кругов. При этом обратите внимание на правильное понимание влияния эксцентриситета алидады на отсчет по лимбу (только у теодолита с верньерами). Оно определяется как разность отсчетов по обоим верньерам на разных частях лимба, причем наибольшая разность, разделенная пополам, и будет угловой величиной эксцентриситета алидады.

4. После этого определите ц е н у д е л е н и я того уровня, который расположен параллельно зрительной трубе, так как наклоняя зрительную трубу вращением подъемного винта на какой-то угол, наклоняем и ось цилиндрического уровня на тот же угол. При этом вращать надо тот подъемный винт, по направлению которого расположены зрительная труба и уровень.

5. Теперь студент приступает к п о в е р к а м т е о д о л и т а, при этом надо исходить из понимания принципа измерения горизонтального угла, который является углом, составленным проекциями линий местности на горизонтальную плоскость. Роль горизонтальной плоскости в теодолите выполняет плоскость алидады, т. е. плоскость ее нижнего основания. Для приведения плоскости алидады в горизонтальное положение нужно, чтобы ось уровня, прикрепленного к алидаде (или оси двух уровней, расположенных взаимно перпендикулярно), была параллельна плоскости алидады или перпендикулярна к вертикальной оси теодолита.

Это и составляет первое условие поверок теодолита. При поверке этого условия надо иметь в виду, что после приведения оси уровня в горизонтальное положение (т. е. после приведения пузырька уровня на середину вращением подъемных винтов), мы повертываем алидаду на 180° и убеждаемся, что поставленное условие выполнено, если пузырек уровня остался на середине. Если же условие было не выполнено, то ось уровня, приведенная в горизонтальное положение, составит с плоскостью алидады какой-то угол наклона n. После поворота алидады на180° ось уровня составит с горизонтальной плоскостью двойной угол наклона, т. е. 2n и пузырек уровня сойдет с середины на дугу, соответствующую углу 2n. Следовательно, для исправления уровня, т. е. для выполнения поставленного условия, надо исправительными винтами пузырек уровня привести к середине на половину дуги отклонения, т. е. на угол n, после чего условие окажется выполненным.

Теперь проектирование линии местности на горизонтальную плоскость вертикальными плоскостями осуществляется визирной осью зрительной трубы. Вращаясь около горизонтальной оси теодолита, визирная ось образует коллимационную плоскость, которая должна быть перпендикулярна к горизонтальной плоскости алидады. В связи с этим возникают еще два условия: 1) коллимационная плоскость образуется: вращением визирной оси около горизонтальной оси теодолита. Только в том случае, если визирная ось перпендикулярна к горизонтальной оси; 2) эта коллимационная плоскость будет вертикальной, т. е. перпендикулярной к горизонтальной плоскости алидады только в том случае, если горизонтальная ось теодолита параллельна плоскости алидады (или перпендикулярна к вертикальной оси теодолита).

Эти два условия и составляют второе и третье условия поверок теодолита. Для выполнения второго условия перемещают вправо или влево сетку нитей, а для выполнения третьего условия поднимают или опускают одну из подставок труб. У теодолитов последних выпусков подставка трубы не имеет исправительных винтов и выполнение третьего условия обеспечивается заводом, выпускающим теодолит.

Четвертое условие - вертикальная нить сетки должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси теодолита - не является главным и не вытекает из принципа измерения горизонтального угла. Оно осуществляется повертыванием сетки нитей и выполняется для того, чтобы при визировании на отвесные предметы (вехи, стержни, шпили, рейки) вертикальная нить сетки совпала с осью этих предметов, благодаря чему повышается точность визирования.

6. При измерении горизонтального угла полным приемом обратите внимание на последовательность действий: центрирование, нивелирование (приведение плоскости алидады в горизонтальное положение при помощи уровня), визирование, отсчеты по лимбу и вычисление значений угла.

Отсчеты по обоим верньерам производятся для исключения влияния эксцентриситета алидады (влияние эксцентриситета алидады у оптических теодолитов, с односторонним отсчитыванием исключается измерением угла при обоих положениях вертикального круга). Измерением угла при обоих положениях вертикального круга исключается влияние остаточной коллимационной ошибки и неперпендикулярности коллимационной плоскости к плоскости алидады (непараллельности горизонтальной оси к плоскости алидады). Поворотом лимба примерно на 90° перед вторым полуприемом изменяются отсчеты по лимбу и ослабляется влияние ошибок нанесения деления на лимбе. У оптических теодолитов с односторонним отсчитыванием лимб повертывают на 2-3° вращением наводящего винта в любую сторону на 2-3 оборота. Остаточные ошибки непараллельности оси уровня к плоскости алидады измерением угла полным приемом не исключаются, поэтому на поверку и на приведение плоскости алидады в горизонтальное положение обращают особое внимание.

Во избежание грубых ошибок, измерение угла контролируют отсчетами направлений по буссоли.

7. Далее нужно приобрести навыки отсчитывания по лимбу вертикального круга и измерения угла наклона. Обратите внимание на необходимость приведения пузырька уровня при вертикальном круге на середину перед каждым отчетом по лимбу. Оптический теодолит Т30 уровня при вертикальном круге не имеет. Его функцию выполняет уровень при алидаде горизонального круга.

8. Обратите внимание на формулы, которые применяют при определении расстояния по дальномеру, пользуясь трубами с внешней и внутренней фокусировкой. Для обеих труб можно воспользоваться одной формулой:

 

D'=Kl+С

 

Но при изменении фокусировки трубы, т. е. при визировании на различные расстояния от трубы до рейки, величины К и С в трубе с внешней фокусировкой не изменяются, а в трубе с внугренней фокусировкой изменяются, так как при фокусировании изменяется расстояние между объективом и фокусирующей липазой. Поэтому для дальномерного определения расстояний при помощи трубы с внутренней фокусировкой пользуются формулой:

 

D¢ = 100 l+D, (1)

 

где D - переменная величина, изменяющаяся при изменении расстояния от прибора до рейки, и принимающая на себя переменность величин К и С и отклонение К от 100. В приведенных формулах D¢- расстояние от вертикальной оси теодолита до рейки, а “l” -отсчет по рейке между дальномерными нитями (штрихами).

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Что называется измерением угла теодолитом полным приемом?

2. Что называют центрированием теодолита, для чего его выполняют?

3. Для чего плоскость алидады приводят в горизонтальное положение?

4. Почему коллимационная плоскость должна быть перпендикулярна к плоскости алидады?

5. Как исключают влияние эксцентриситета алидады при измерении угла теодолитом?

6. Объясните, какая цель преследуется измерением угла при обоих положениях вертикального круга.

7. Какие преимущества у зрительной трубы с внутренней фокусировкой перед зрительной трубой с внешней фокусировкой?

8. Почему при пользовании дальномером зрительной трубы с внутренней фокусировкой удобнее пользоваться формулой:

 

D¢ = 100 l +D, чем формулой D'=К1+ С? (2)

 

9. По каким формулам определяют при помощи нитяного дальномера горизонтальное проложение, если визирная ось не горизонтальна и не перпендикулярна к оси рейки?

10. Почему для вычисления горизонтального проложения линии результат ее измерения лентой умножают на косинус угла наклона, а при измерении нитяным дальномером с вертикальной рейкой отсчет по рейке умножают на квадрат конуса угла наклона?

Изучив содержание главы II и ответив на вопросы для самопроверки, студент изучает содержание глав III и IV, [1], а также главы VIII, [2].

После этого отвечает на следующие вопросы для самопроверки:

1. Для чего производят привязку полигонов к пунктам геодезической сети?

2. Какие измерения и вычисления производят для привязки полигона к пунктам геодезической сети? Поясните ответ чертежом.

3. Что называют недоступным расстоянием для измерения лентой и почему его в теодолитных ходах не измеряют нитяным дальномером?

4. По каким формулам вычисляют теоретическую сумму углов теодолитного полигона и теодолитного хода?

5. По каким формулам вычисляют теоретическую сумму приращений координат теодолитного полигона и теодолитного хода?

6. Для каких целей вычисляют невязку в периметре полигона?

7. Какие правила распределения угловой невязки и невязок в приращениях координат?

8. Почему допуски угловых и относительных линейных невязок в диагональных ходах больше, чем в теодолитных полигонах?

9. Как производят расчеты для определения размера плана и размещения его по середине листа бумаги?

10. Как контролируют нанесение точек на план по координатам?

11. В каких случаях применяют метод перпендикуляров и полярный метод при съемке контуров ситуации?

После ответов на эти вопросы студент выполняет контрольную работу 2 - «Теодолитная съемка».

В этой работе студент проводит вычислительную обработку результатов полевых измерений, описанных в главе III, [1] и главе VIII, [2], и составление плана, согласно главе IV, [1­ и главе IX, [2].

Затем, изучив главы V, [1] и VI, [2], студент отвечает на вопросы для самопроверки:

1. Почему аналитический способ вычисления площадей наиболее точный?

2. В чем сущность определения площади параллельной палеткой?

3. Напишите и объясните формулу определения площади полярным планиметром с положением полюса вне обводимой фигуры.

4. Что называют ценой деления планиметра?

5. Рассчитайте, чему равна цена деления планиметра для плана масштаба 1:10 000 при длине обводного рычага 150,0 мм и диаметре счетного ролика 19,0 мм.

6. Как практически определяют цену деления планиметра?

7. Во сколько раз изменится цена деления планиметра, если вдвое уменьшить длину обводного рычага; если вдвое увеличить масштаб плана?

8. Что такое рифельные штрихи и где они расположены?

9. Какое главное геометрическое условие правильной работы планиметра?

После ответов на эти вопросы студент завершает контрольную работу 2 вычислением площадей всего участка, отдельных контуров и составлением экспликации.