Теодолитный ход в геодезии – определение и назначение, как правильно проложить

Съемка ситуации и ее виды

Прокладывание теодолитного хода, как правило, проводят для последующего отображения особенностей территории работ. Конечная цель – получения данных о местоположении снимаемых объектов в пространстве и составление контурной карты или плана местности без отображения рельефа. Фиксируются наиболее значимые элементы окружения:

– деревья и крупная растительность;

– инженерные конструкции;

– государственные геодезические пункты;

– контуры зданий, сооружений и других жестких объектов.

Geodeziya.jpg

Процесс их измерения называется съемкой ситуации, которая выполняется следующими способами:

  1. Способ перпендикуляров. Применяют для съемки объектов вытянутой формы, которые расположены преимущественно на открытом пространстве и близко к пунктам. Основной принцип выполнения этого способа строится на определении основания перпендикуляра, а также измерении его длины до станции.
  2. Полярных координат. Проводится, если снимаемая цель находится на большом расстоянии от пункта. Одна сторона принимается за полярную ось, а ее вершина – за полюс. Измеряются горизонтальные углы направления на заданную точку и определяют линейное расстояния до нее.
  3. Угловая засечка. Хорошо подходит для съемки труднодоступных точек. Их местоположение определяют совмещением сторон углов, измеренных от вершины теодолитного хода до заданного пункта с двух направлений.
  4. Метод створа (линейных промеров) используется, когда контуры местности пересекают уже построенный ход или его продолжение, а также для определения дополнительных точек посредством линейных измерений. Данный способ активно применяется на сильно застроенных участках.
  5. Способ обхода используют, как правило, на закрытой местности, если необходимо снять особо важный объект, но от вершин сторон это сделать невозможно по причине наличия препятствий или дальности. Прокладывают дополнительные пикеты, которые и привязывают к основным пунктам, а границы контура снимают методом перпендикуляра.

Геодезические работы основаны на принципе «от общего к частному». Поэтому, в теории, лучше всего сперва построить теодолитный ход, а потом уже провести съемку подробностей.

Характеристика устройств

Итак, давайте по очереди рассмотрим оба аппарата и начнём с теодолита.

Теодолит – оптическое устройство из геодезической группы, предназначенное для измерения углов, вертикальных и горизонтальных. Основными составляющими теодолита являются:

  • лимб – стеклянный диск с изображением шкалы, на котором указаны градусы от 0 до 360;
  • алидада – во многом схожий с лимбом диск, расположенный на той же оси, вокруг которой свободно вращается, имеет свою шкалу;
  • оптика – объектив, линза и сетка нитей, необходимые для наведения на измеряемый объект;
  • подъёмные винты – применяются для регулировки прибора в процессе наведения;
  • система уровней – позволяет установить теодолит в вертикальном положении.

teodolit-i-nivelir-shodstva-i-otlichiya-3.jpg

Также можно выделить корпус, в котором располагаются вышеназванные детали, подставку и штатив на трёх ногах.

Теодолит размещается в вершине измеряемого угла таким образом, чтобы центр лимба оказался именно в данной точке. Затем оператор вращает алидаду, чтобы совместить её с одной стороной угла и зафиксировать показания по кругу. После этого алидаду нужно переместить к другой стороне и отметить второе значение. В завершение остаётся лишь вычислить разницу между полученными показаниями. Измерение всегда происходит по одному принципу как для вертикальных, так и для горизонтальных углов.

Существует несколько разновидностей теодолита. В зависимости от класса различают:

  • технические;
  • точные;
  • высокоточные.

teodolit-i-nivelir-shodstva-i-otlichiya-4.jpg

В зависимости от конструкции:

  • простые – алидада закреплена на вертикальной оси;
  • повторительные – лимб и алидада могут вращаться не только отдельно, но и совместно.

В зависимости от оптики:

  • фототеодолит – с установленной фотокамерой;
  • кинотеодолит – с установленной видеокамерой.

Отдельно стоит упомянуть более современную и совершенную разновидность – электронные теодолиты. Они отличаются высокой точностью измерений, наличием цифрового дисплея, а также встроенной памятью, которая позволяет хранить полученные данные.

Теперь давайте поговорим о нивелирах.

Нивелир – оптический прибор из геодезической группы, предназначенный для измерений точек высоты на местности или внутри возведённых построек.

Конструкция нивелира во многом схожа с теодолитом, но имеет свои особенности и элементы:

  • оптика, включающая зрительную трубу и окуляр;
  • зеркальце, закреплённое внутри трубы;
  • система уровней для установки;
  • подъёмные винты для установки рабочего положения;
  • компенсатор для удержания горизонтальной оси.

Нивелир измеряет высоту следующим образом. Сам аппарат устанавливается в точке, называемой обзорной. Из неё должно быть хорошо видно все остальные измеряемые точки. После чего в каждой из них поочерёдно размещают инварную рейку со шкалой. И если все точки имеют разные показания, значит, местность неровная. Высота точки определяется путём вычисления разницы между её положением и положением обзорной точки.

Нивелир тоже имеет несколько разновидностей, но не так много, как теодолит. К ним можно отнести:

  • оптические приборы;
  • цифровые приборы;
  • лазерные приборы.

Цифровые нивелиры обеспечивают наиболее точные результаты, а также простоту применения. Такие приборы оснащаются специальным программным обеспечением, которое позволяет быстро обработать зафиксированные показания. Затем они сохраняются на самом устройстве, благодаря наличию встроенной памяти.

Сегодня в строительстве широко применяется разновидность лазерных нивелиров. Их отличительной чертой является наличие лазерного указателя. Его луч пропускается через специальную призму, которая применяется вместо линзы. В итоге два таких луча образовывают в пространстве перпендикулярные плоскости, пересекающиеся друг с другом. Именно они помогают выровнять поверхность. Поэтому лазерные нивелиры часто применяются для ремонта.

Профессиональные строители, часто имеющие дело с неровными поверхностями, используют подвид ротационных лазерных нивелиров. Он дополнительно оснащён электрическим двигателем, который позволяет быстрее перемещать и разворачивать сам прибор.

Схожие параметры

Человек, не разбирающийся в измерительной технике, может с лёгкостью перепутать теодолит с нивелиром. И это неудивительно, ведь как мы уже сказали, оба прибора относятся к одной геодезической группе устройств, применяемых для измерений на местности.

Также путаница может быть вызвана внешним сходством и одинаковыми элементами, входящими в состав приборов. К ним можно отнести зрительную систему, в составе которой имеется сетка нитей для наведения.

Пожалуй, на этом какие-либо значимые похожести заканчиваются. Теодолит и нивелир имеют гораздо больше различий, чем может показаться изначально. Тем не менее в некоторых ситуациях и при определённых условиях эти приспособления могут заменять друг друга. Но об этом мы поговорим чуть позже. А сейчас давайте рассмотрим наиболее важный вопрос, а именно отличительные черты теодолита и нивелира.

teodolit-i-nivelir-shodstva-i-otlichiya-15.jpg

Геометрические условия теодолита их поверка

Геометрические условия

  • Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.
  • Ось вращения алидады должна быть установлена отвесно (вертикально).
  • Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы.
  • Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.
  • Вертикальная нить сетки нитей должна лежать в коллимационной плоскости.

Поверка теодолитов

Поверками теодолита называют действия, имеющие целью выявить, вы­полнены ли геометрические условия, предъявляемые к инструменту. Для вы­полнения нарушенных условий производят исправление, называемое юстиров­кой инструмента.

Ось каждого цилиндрического уровня алидады горизонтального круга должна быть перпендику­лярна к оси вращения алидады.

Это условие необходимо для приведения оси вращения инструмента (алидады) в рабочее положе­ние, т. е. чтобы при измерениях углов она была вертикальна. Для проверки выполнения условия поворотом али­дады устанавливают ось проверяемого уровня по на­правлению каких-либо двух подъемных винтов и одно­временным вращением их в разные стороны приводят пузырек уровня в нуль пункт (на середину ампулы), тогда ось уровня займет горизонтальное положение. Повернем алидаду, а вместе с нею и уровень точно на 180.

Если после приведения пузырька уровня в нуль пункт и поворота алидады на 180° пузырек уровня останется на месте, то условие выполнено.

Для выполнения других поверок необходимо привести прибор в рабочее положение.

Одна из нитей сетки должна находиться в вертикальной плоскости.

Поверку и юстировку этого условия можно выполнить при помощи отвеса, установленного в 5—10 м от инструмента. Если поверяемая нить сетки не совпадет с изображением отвеса в поле зрения трубы, то снимают колпачок, слегка ослабляют (примерно на полоборота) четыре винта, крепящих окулярную часть с корпусом трубы, и поворачивают окулярную часть с сеткой до требуемого положения. Закрепляют винты и надевают колпачок. После юстировки вторая нить сетки должна быть горизонтальна. Убедиться в этом можно, наведя эту нить на какую-либо точку и вращая алидаду наводя­щим винтом по азимуту; нить при этом должна оставаться на данной точке. В противном случае юстировку надо повторить. Установив правильно сетку, в дальнейшем при повторении поверок эту можно не повторять.

Визирная ось должна быть перпендикулярна к оси вращения зрительной трубы

Это условие необходимо для того, чтобы при вращении трубы вокруг ее оси визирная ось описывала плоскость, а не конические поверхности. Визирную плоскость называют также коллимационной. Вертикальный круг вращается вокруг оси вместе с трубой. Для перевода трубы из положения КП в положение КЛ или наоборот надо перевести ее через зенит при неподвижном лимбе и повернуть алидаду на глаз на 180°, чтобы можно было наводить трубу на один и тот же предмет при различных ее положениях. При этом на том месте относительно лимба, где находится верньер1 , теперь будет расположен диаметрально противоположный верньер 2 к отсчеты числа градусов, взятые по верньеру I до поворота алидады и по верньеру II после поворота алидады на 180°, должны быть одинаковы. Если визирная ось перпендикулярна к оси вращения зрительной трубы, то при наведении ее при КП и КЛ на удаленную точку , расположенную приблизительно на уровне оси вращения зрительной трубы, по закрепленному горизонтальному лимбу получим верные отсчеты дуги с помощью I (при КП) и II (при КЛ) верньеров. Если же визирная ось не перпендикулярна к оси вращения трубы и занимает при КП и при КЛ неверное положение , то в отсчеты по горизонтальному лимбу войдет ошибка, соответствующая повороту визирной оси на угол, называемый коллимационной ошибкой. Проекция этого угла на горизонтальную плоскость лимба меняется в зависимости от угла наклона визирной оси. Поэтому при выполне­нии этой поверки линия визирования должна быть по возможности гори­зонтальна.

Юстировка: ослабив слегка один вертикальный, на­пример верхний, исправительный винт при сетке нитей, передвигают сетку, дей­ствуя боковыми исправительными винтами при ней до совмещения точки пересе­чения нитей с изображением наблюдаемой точки .

После юстировки надо повторить поверку и убедиться, что условие вы­полнено.

Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения инструмента (алидады).

Это условие необходимо для того, чтобы после приведения инструмента в рабочее положение коллимационная (визирная) плоскость была верти­кальна. Для поверки выполнения данного условия при­водят инструмент в рабочее положение и направляют точку пересечения сетки нитей на высокую и близкую (на расстоянии 10—20 м от инструмента) точку , выбранную на какой-нибудь светлой стене. Не поворачивая алидады, наклоняют трубу объективом вниз до примерно горизонтального по­ложения ее оси и отмечают на той же стене точ­ку г, в которую проектируется точка пересечения нитей. Переведя трубу через зенит, при другом положении круга снова направляют визирную ось на ту же точку и подобно предыдущему, накло­нив трубу объективом вниз, отмечают точку а2. Если обе точки совместятся в одной точке , то усло­вие выполнено. Выполнение рассматриваемого условия обеспечивается заво­дом или производится в мастерской, так как современные теодолиты не имеют соответствующих исправительных винтов.

Порядок проведения

Выполнение теодолитного хода начинают с рекогносцировки, подразумевающей изучение ее особенностей и определение наиболее подходящих мест для установки точек.

Расстояние между ними должно варьироваться в пределах от 20 до 350 метров, но оно зависит также и от масштаба съемки. Наилучшей точности можно добиться, если расстояние будет одинаковым, но особенности территории далеко не всегда позволяют это сделать.

Съемку осуществляют на открытом пространстве с хорошей взаимной видимостью между пунктами, закрепленными специальными кольями из дерева, металла и других материалов. Для их долговременной сохранности нередко используются бетонные монолитные столпы. Также рекомендуется привязать каждый знак к твердым объектам поблизости, чтобы можно было восстановить его в случае потери.

c9811413d02f400db825b87ddce836ab.jpg

Когда все подготовительные процедуры завершены и определено местоположение пунктов начинаются полевые работы. Прибор устанавливают на точке и измеряют угол за один прием, визируясь на соседние, после чего определяют расстояния между ними.

Если строится замкнутый полигон, за начальный берут магнитный азимут одной из сторон. Привязка к пункту геодезической сети необходима для определения дирекционного угла и координат, что позволит обеспечить должный контроль полученных результатов.

Все данные записываются в специальный журнал или автоматически заносятся в память электронного измерительного устройства. В дальнейшем они используются для камеральной обработки, которая подразумевает проведение расчетов с целью вычисления координат пунктов и жестких контуров.

Параллельно со съемкой составляется схематический чертеж, отображающий местоположение объектов на местности, который называется абрисом. Он представляет собой полноценный документ, является неотъемлемой частью технической документации и служит источником информации при построении плана или карты.

Во время составления абриса необходимо отобразить на нем как можно больше информации. Особенно важно обозначить все метрические данные и сделать его понятным для прочтения.

Во время снегопада, дождей и других неблагоприятных погодных условий, а также при плохой освещенности, проводить измерения запрещается.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий