Измерение горизонтальных углов
Раздел 2 Угловые и линейные измерений
Теодолиты
Прибор для измерения на местности горизонтальных и вертикальных углов, а также дальномерных расстояний, называется теодолитом.
Согласно ГОСТа теодолиты подразделяются на:
— точные (Т5 и Т2 и их модификации);
— технические (Т30 и его модификации).
Основные части теодолита (рисунок 1):
Лимб — угломерный круг с делениями от 0° до 360°; при измерении углов лимб является рабочей мерой.
Алидада — подвижная часть теодолита, несущая систему отсчитывания по лимбу и визирное устройство — зрительную трубу. Обычно всю вращающуюся часть теодолита называют алидадной частью или просто алидадой (2 на рис.1).
Зрительная труба крепится на подставках на алидадной части (3).
Система осей — обеспечивает вращение алидадной части и лимба вокруг вертикальной оси.
Вертикальный круг служит для измерения вертикальных углов (4).
Подставка с тремя подъемными винтами (5).
Зажимные и наводящие винты вращающихся частей теодолита: лимба (8,9), алидады (6,7), трубы (10,11); зажимные винты называют также закрепительными и стопорными, а наводящие — микрометренными.
Штатив с крючком для отвеса, площадкой для установки подставки теодолита и становым винтом.
12 — винт перестановки лимба;
13 — уровень при алидаде горизонтального круга;
14 — уровень вертикального круга;
15 — винт фокусировки трубы;
16 — окуляр микроскопа отсчетного устройства.
Рисунок 1 — Теодолит Т30
В теодолитах различают три разных вращения: вращение зрительной трубы, вращение алидады и вращение лимба; при этом вращение трубы и вращение алидады снабжаются двумя винтами каждое — зажимным и наводящим. Что касается вращения лимба, то оно оформляется по-разному.
Измерение горизонтальных углов
Все углы измеряются поверенными и отъюстированными теодолитами.
Перед измерением угла необходимо привести теодолит в рабочее положение, т.е., выполнить: центрирование, горизонтирование и установку зрительной трубы по глазу и по предмету.
Центрирование теодолита — это установка оси вращения алидады над вершиной измеряемого угла. Данная операция выполняется с помощью отвеса, подвешиваемого на крючок станового винта, или с помощью оптического центрира.
Горизонтирование теодолита — это установка оси вращения алидады в вертикальное положение; операция выполняется с помощью подъемных винтов и уровня при алидаде горизонтального круга.
Установка зрительной трубы по глазу и по предмету выполняется с помощью подвижного окулярного кольца (установка по глазу — фокусирование сетки нитей) и винта фокусировки трубы на предмет.
Измерения угла выполняется строго по методике, соответствующей способу измерения; известно несколько способов измерения горизонтальных углов: это способ отдельного угла (способ приемов), способ круговых приемов и измерение горизонтального угла при ориентированной лимбе.
Способ отдельного угла (способ полного приема) – применяется тогда, когда на точке необходимо измерить угол только между двумя направлениями.
Измерение отдельного угла складывается из следующих действий:
1) при закрепленном лимбе, открепив алидаду наводят перекрестие сетки нитей при «круге лево» (КЛ) на нижнюю часть задней вехи (1) и снимаем отсчет по горизонтальному кругу Л1;
2) ослабив закрепительный винт алидады и зрительной трубы наводим перекрестие сетки нитей при «круге лево» (КЛ) на нижнюю часть передней вехи (2) и снимаем отсчет по горизонтальному кругу Л2;
3) не открепляя алидады, открепляем лимб и переставляем его на 1° — 2° для теодолитов с односторонней системой отсчитывания и на 90° — для теодолитов с двухсторонней системой отсчитывания, и закрепляем его;
4) переводим трубу через зенит и открепив алидаду и трубу наводим перекрестие сетки нитей при «круге право» (КП) на нижнюю часть задней вехи (1) и снимаем отсчет по горизонтальному кругу П1;
5) ослабив закрепительный винт алидады и зрительной трубы наводим перекрестие сетки нитей при «круге право» (КП) на нижнюю часть передней вехи (2) и снимаем отсчет по горизонтальному кругу П2.
Два полуприема, выполненные при КЛ и при КП составляют полный прием.
Вычисление горизонтального угла в полуприемах выполняется следующим образом:
— первый полуприем;
— второй полуприем.
Расхождением углов в полуприемах не должно превышать 2t – двойнойточности прибора.
Если расхождение между вычисленными углами в полуприемах в допуске, то окончательное значение угла вычисляется по формуле:
Запись отсчетов по горизонтальному кругу и вычисление угла производятся в журналах установленной формы.
Рисунок 1 — Измерение горизонтального угла способом приемов
Таблица 1 – Журнал записи измерений
Номер точки стояния
Номер точки наблюдения
Круг
Горизонтальный круг
Способ круговых приемов. Если с одного пункта наблюдается более двух направлений, то применяют способ круговых приемов. Этим способом углы измеряют двумя приемами с перестановкой горизонтального круга между приемами на 90°.
Для измерения углов этим способом необходимо выполнить следующие операции (рис.2):
1) Одно из направлений, которое нужно отнаблюдать, принимают за начальное. В качестве начального направления выбирают направление на достаточно удаленный пункт с постоянной хорошей видимостью, и желательно, чтобы оно располагалось в первой четверти.
2) Наблюдения начинают при КЛ. При ориентированном и закрепленном лимбе наводят перекрестие сетки нитей зрительной трубы на начальный пункт, снимают отсчет по горизонтальному кругу и записывают его в журнал.
3) Ослабив закрепительный винт алидады и зрительной трубы, наводят трубу по следовательно на все наблюдаемые пункты, алидада при выполнении первого полуприема должна вращаться только по направлению часовой стрелки. Снимают отчеты по горизонтальному кругу и записывают их в журнал.
4) Полуприем заканчивают повторным наведением и отсчетом на начальное направление. Сходимость отчетов при наведении на начальный пункт в начале и в конце полупрема, так называемое замыкание горизонта, является полевым контролем и не должно превышать 2t – двойной точности прибора. Внизу страницы журнала указывают полученную погрешность ΔЛ при замыкании горизонта.
5) Переходят ко второму полуприему. Ослабив закрепительные винты алидады и зрительной трубы, переводят зрительную трубу через зенит и, вращая алидаду против хода часовой стрелки, наводят на начальное направление. Снимают отсчет и записывают в полевой журнал.
6) Наблюдают остальные пункты, но в обратной последовательности, вращая алидаду только против хода часовой стрелки. Запись в журнале производят снизу вверх. Второй полуприем при КП также заканчивают повторным наведением на начальное направление. Внизу страницы журнала снова выписывают полученную погрешность ΔП замыкания горизонта.
7) кроме контроля по замыканию горизонта прием контролируют еще колебаниями отсчетов при различных кругах на один и тот же пункт (двойной коллимационной погрешностью 2с)
Два полупрема составляют один полный прием.
Второй прием выполняется также, только перед его производством лимб переставляют на 90°. 
Таблица 2 – Журнал измерения горизонтальных углов способом круговых приемов
Источник
Измерение горизонтального угла
В зависимости от конструкции приборов, условий измерений и предъявляемых к ним требований применяются следующие способы измерения горизонтальных углов:
1. Способ приемов (способ отдельного угла) – для измерения отдельных углов при проложении теодолитных ходов, выносе проектов в натуру и т.д.
2. Способ круговых приемов – для измерения углов из одной точки между тремя направлениями и более в сетях триангуляции и полигонометрии 2 и более низких классов (разрядов).
3. Способ повторений – для измерения углов, когда необходимо повысить точность окончательного результата измерения путем ослабления влияния погрешностей отсчитывания; используется при работе с техническими повторительными теодолитами.
В геодезии измеряют правые или левые по ходу горизонтальные углы.
Рис. 7. Левые и правые горизонтальные углы
Порядок измерения горизонтального угла способом приемов
В вершине измеряемого угла С (рис. 7) устанавливают теодолит и приводят его в рабочее положение, а на правой а и левой в точках устанавливают вехи. Вехи устанавливают обычно за точками вдоль измеряемых направлений с точностью ±5 мм и по возможности вертикально. Крест сетки нитей трубы при измерении горизонтальных углов наводят на основание вехи, чтобы избежать ошибок за ее наклон.
Для исключения грубых ошибок и повышения точности измерений угла его значение получают из двух полуприемов: при круге право (КП) и при круге лево (КЛ). (Положение, при котором вертикальный круг находится справа от наблюдателя, смотрящего в окуляр, «круг право»).
Первый полуприем. Измерения начинают при КП. Для измерения угла закрепляют лимб, открепляют алидаду и трубу и наводят зрительную трубу по оптическому визиру на правую (заднюю) точку. Затем закрепляют зажимные винты алидады и трубы и отфокусировав зрительную трубу (кремальерой) по предмету, выполняют точное визирование с помощью наводящих винтов трубы и алидады. Осветив зеркалом, поле зрения отсчетного микроскопа, берут отсчет а по горизонтальному кругу и записывают его в журнал (табл. 1).
Открепив алидаду и трубу, визируют на левую (переднюю) точку и по аналогии с предыдущим берут отсчет в. Значение угла β вычисляют как разность двух отсчетов – правый (задний) минус левый (передний): βКП = а — в (получив при этом правый по ходу угол).
Второй полуприем. Открепляют лимб и смещают его примерно на 90º, закрепляют лимб. Затем открепляют алидаду и поворачивают ее на 180º, а зрительную трубу переводят через зенит и при другом круге (КЛ) повторяют измерения. Вычисляют значение угла при КЛ.
Примечание: В случае если отсчет на правую (заднюю) точку меньше отсчета на левую (переднюю) точку, то при вычислении угла к нему прибавляют 360º.
Контроль. Расхождение результатов измерений по первому и второму полуприемам не должно превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита
(Для теодолитов: Т 30 — ± 2′; 2 Т 30 — ± 1′,0)
Если расхождение допустимо, то за окончательный результат принимают среднее значение угла
| Точка | Отсчеты по горизонтальному кругу | Углы в полуприемах | Среднее из углов |
| стояния | визирования | ||
| C | а в | КП | |
| а в | КЛ |
Примечание: измерение и вычисление левого по ходу горизонтального угла производится в аналогичной последовательности с той лишь разницей, что левый по ходу угол в каждом полуприеме рассчитывается как разность отсчетов на левую (переднюю) и правую (заднюю) точки, β= в- а.
Все вычисления в полевом журнале вплоть до вывода среднего значения угла выполняются до снятия теодолита со станции.
Наиболее благоприятным временем для измерения углов являются периоды спокойных изображений: утром до 10 ч и с 15 ч до наступления сумерек.
Ошибки измерения углов складываются из ошибок за центрирование теодолита, за установку визирных знаков, из ошибок отсчета по горизонтальному кругу и ошибок визирования.
Измерение вертикального угла
В геодезии углы наклона линий в зависимости от их расположения относительно линии горизонта могут быть положительными и отрицательными.
При измерении вертикальных углов, так же как и горизонтальных, приходится наводить крест сетки нитей на визирные знаки. Обычно эти знаки представляют собой переносные или постоянные вехи, на которых отмечена точка визирования.
Теодолит устанавливают над точкой, приводят в рабочее положение и приступают к измерениям.
Визируют на точку при КЛ и берут отсчет по вертикальному кругу, который записывают в журнал измерений (табл. 2). Для исключения влияния МО вертикального круга измерения повторяют при втором положении круга (КП).
МО – это угол, обусловленный непараллельностью нулевого диаметра алидады и оси цилиндрического уровня, т.е. линии горизонта.
Далее вычисляют МО и угол наклона ν.
Значение угла наклона линии визирования и МО рассчитывают в зависимости от типа применяемого теодолита по следующим формулам
| Т 30 | 2Т30, Т15, 2Т5 и др. |
| МО = (КЛ + КП + 180°)/2 ν = КЛ — (КП + 180°)/2 Контроль: ν = КЛ — МО ν = МО — (КП + 180°) | МО = (КЛ + КП)/2 ν = (КЛ-КП)/2 Контроль: ν = КЛ — МО ν = МО-КП |
| Примечание: к величинам КП, КЛ и МО, меньшим 90º необходимо прибавлять 360º | Примечание: Добавлений 360º делать не нужно |
Правильность измерения вертикальных углов на станции контролируется постоянством МО, колебания которого в процессе измерений не должны превышать двойной точности отсчетного устройства.
Изменение места нуля может происходить от неточного выведения пузырька уровня на середину, от неточного наведения горизонтальной нити на визирный знак и от ошибок в отсчетах. Непостоянство места нуля вызывается также тем, что исправительные винты уровня или нитей недостаточно затянуты или лимб нежестко скреплен с осью вращения трубы. Эти причины должны быть устранены тщательной подготовкой теодолита к измерениям.
Источник
