Способы измерения горизонтальных и вертикальных углов
Измерение горизонтальных углов
Измерять углы можно только выверенным теодолитом. Установка теодолита в вершине измеряемого угла состоит из трех основных операций:
Центрирование теодолита — это установка оси вращения алидады над вершиной измеряемого угла; операция выполняется с помощью отвеса, подвешиваемого на крючок станового винта, или с помощью оптического центрира.
Горизошпщювание теодолита — это установка оси вращения алидады в вертикальное положение; операция выполняется с помощью подъемных винтов и уровня при алидаде горизонтального круга.
Установка трубы — это установка трубы по глазу и по предмету; операция выполняется с помощью подвижного окулярного кольца (установка по глазу — фокусирование сетки нитей) и винта фокусировки трубы на предмет.
Для измерения угла на концах на концах линий, образующих угол, устанавливают вешки.
В зависимости от видов геодезических работ, условий измерения, наличия приборов и требуемой точности углы измеряют способами; приемов, повторений, круговых приемов и во всех комбинациях (способ Шрейбера).
Способ приемов. Его применяют в тех случаях, когда необходимо измерить угол, заключенный между двумя смежными направлениями. Теодолит и визирные марки центрируют над точками и приводят в горизонтальное положение. Измерения состоят из двух полуприемов.
Способ повторений. Применяется при измерении углов повторительными теодолитами. После установки на точках теодолита и визирных целей, по лимбу на начальное направление устанавливают отсчет A_1 близкий к нулю. Поворотом алидады визируют на второе направление и берут контрольный отсчет В_к. Затем закрепляют алидаду и вращением лимба снова визируют на начальную точку. Это действие составляет одно повторение.
Способ круговых приемов. Применяют при измерении углов на точке С тремя и более направлениями.
В первом полуприёме на начальное направление по горизонтальному кругу устанавливают отсчет близкий к нулю. Вращая алидаду (при закрепленном лимбе по ходу часовой стрелки, последовательно визируют на каждое направление и берут отсчет. В конце полуприёма повторно визируют на начальную точку (направление). Незамыкание горизонта не должно превышать допустимой величины.
Способ всевозможных комбинаций. При этом способе» предложенном Гауссом и называемом еще способом Шрейбера, измеряются порознь все углы» которые можно образовать, комбинируя по два наблюдаемых на пункте направления. Измерения выполняются также различным числом приемов.
Измерение вертикальных углов
Измерение вертикальных углов производится с помощью вертикального круга, укрепляемого на оси вращения зрительной трубы теодолита. При вращении трубы вокруг ее горизонтальной оси вместе с ней вращается и лимб вертикального круга, а алидада остается неподвижной.
Для получения величины угла наклона визирной оси по вертикальному кругу теодолита необходимо знать место нуля вертикального круга, обозначаемое символом М09 или место зенита, обозначаемое MZ.
Местом нуля МО называют отсчет по вертикальному кругу теодолита при горизонтальном положении визирной оси трубы и исходном положении от-счетного устройства.
Местом зенита MZ называют отсчет по вертикальному кругу теодолита при положении визирной оси трубы, направленной в зенит, и исходном положении отсчетного устройства.
При хорошо отъюстированном приборе место и место зенита должны быть близки к 0°. Но практически значения МО и MZ отличаются от 0° на некоторую величину, которую необходимо учитывать при определении углов наклона шли зенитных расстояний z. Дяя каждого типа теодолита расчетные формулы по определению места нуля и вертикальных углов приводятся в паспортах приборов и эависят от типа оцифровки и основного положения вертикального круга — «круг лево» (КЛ) или «круг право» (КП).
Источник
Измерение вертикальных углов.
В точных теодолитах соосно с вертикальным кругом крепится алидада вертикального круга с отсчетным устройством и собственным уровнем или компенсатором углов наклона, его заменяющим.
В теодолитах Т30 отсчетное устройство вертикального круга укреплено неподвижно в стойке теодолита, а его уровнем служит уровень при алидаде горизонтального круга. При измерении вертикального угла пузырек уровня приводят в нульпункт подъемными винтами подставки.
Вертикальные круги разных типов теодолитов оцифрованы различно, отчего различаются формулы вычисления вертикальных углов по полученным в ходе измерений отсчетам. Рассмотрим измерение углов наклона теодолитом Т30.
Отсчет при трубе, расположенной горизонтально, и пузырьке уровня в нульпункте называется местом нуля вертикального круга (М0).
Для измерения вертикального угла наводят трубу на визирную цель при двух положениях вертикального круга (слева и справа) и, приводя каждый раз пузырек уровня в нульпункт, берут отсчеты по вертикальному кругу: Л (лево) и П (право).
Очевидно, что угол наклона равен разности отсчетов при трубе, наведенной на цель и при трубе, расположенной горизонтально. Поэтому для круга слева напишем
Аналогично, учитывая оцифровку вертикального круга Т30, где при круге справа отсчеты сопровождаются противоположным знаком (положительные углы знаком минус и наоборот), напишем
Из формул (7.1) и (7.2) находим формулы угла наклона и места нуля.
;
. (7.3).
В ряде случаев, определяя углы наклона, ограничиваются измерениями при одном положении вертикального круга (слева или справа). Тогда пользуются формулой (7.1) или (7.2), для чего предварительно необходимо определить место нуля, измерив какой-нибудь угол при двух положениях вертикального круга и вычислив место нуля по формуле (7.3).
Вычисления по формулам (7.1) — (7.2) упрощаются, когда М0=0. Поэтому, если место нуля велико, его исправляют. При круге слева и пузырьке уровня в нульпункте наводят трубу на точку, по которой определяли место нуля. Вращением наводящего винта трубы устанавливают на вертикальном круге отсчет, равный углу наклона n. При этом изображение точки сместится из центра сетки нитей. Действуя вертикальными исправительными винтами сетки нитей, смещают сетку так, чтобы изображение точки оказалось в центре сетки. Учитывая что теперь труба наведена на точку с углом наклона n, и отсчет по вертикальному кругу равен Л = n из равенства (7.1) видим, что место нуля стало равно нулю М0 = 0.
Источник
Измерение вертикальных углов
Под вертикальным углом (углом наклона) понимают угол в вертикальной плоскости составленный линией горизонта. Вертикальный угол может принимать положительное и отрицательное значение в зависимости от того выше или ниже линии горизонта расположена точка визирования.
Так как линию горизонта образует ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга, то при измерении углов наклона необходимо постоянно следить за положением пузырька цилиндрического уровня. Отклонение его от нульпункта внесет адекватную погрешность в измеряемый угол наклона.
Измерение вертикальных углов выполняют с помощью вертикального круга теодолита. Устройство его такое же, как устройство горизонтального круга. У вертикального круга должно выполняться одно геометрическое условие: При горизонтальном положении визирной оси зрительной трубы и оси цилиндрического уровня отсчет по шкале вертикального круга должен быть равен нулю. Отличие отсчета от нуля называется М е с т о м н у л я вертикального круга.
Измерение вертикального угла выполняют в следующей последовательности:
· теодолит устанавливают на штатив и приводят его в рабочее положение;
· при положении зрительной трубы круг лево (КЛ) вращением наводящего винта зрительной трубы наводят среднюю нить сетки нитей на визирную цель (веху, рейку);
· убедившись, что пузырек цилиндрического уровня находится в нуль-пункте, снимают отсчет по вертикальному кругу и записывают его в журнал измерений;
· открепляют зрительную трубу и алидаду горизонтального круга, переводят зрительную трубу через зенит и снова наводят на ту же точку визирной цели;
· убедившись, что пузырек цилиндрического уровня находится в нуль-пункте, снимают отсчет по вертикальному кругу (КП) и записывают его в журнал измерений;
· при снятии отсчета по шкале ВК необходимо внимательно следить за знаком у градусных штрихов лимба. Если перед градусным штрихом стоит знак минус, то отсчет по шкале алидады следует вести от (-0).
· вычисляют место нуля (МО) и угол наклона (ν) для теодолитов 2Т30П и 4Т30П по формулам
При работе с теодолитами серии Т30 формулы вычисления МО и угла наклона выполняют по формулам:
МО = (КЛ + КП + 180°) / 2
ν = (КЛ + КП +180°) / 2
Контроль при измерении вертикальных углов осуществляется по постоянству значений МО. Колебание его не должно превышать двойной точности теодолита. Если колебания больше, то причинами этого являются:
· грубые погрешности при наведении горизонтальной нити на визирную цель;
· грубые погрешности при отсчитывании по шкале (например, игнорирование знака минус у градусного штриха лимба);
· уход пузырька цилиндрического уровня из нуль — пункта;
· ослабло крепление обоймы сетки нитей или плохо затянуты исправительные винты сетки нитей;
Таблица 7- Журнал измерения вертикальных углов
| № ст. | № точки наблюд. | отсчет | МО | Вертикальный угол ν |
| КЛ | КП | |||
| А | ||||
| В | ||||
| С |
Вопросы для самоконтроля.
1. Что такое поле зрения зрительной трубы?
2. Какие способы определения поля зрения трубы вы знаете?
3. Какие погрешности влияют на точность определения поля зрения?
4. Что такое место нуля вертикального круга?
5. Как исключить МО при измерении угла наклона?
6. Что такое угол наклона?
7. Почему при измерении угла наклона необходимо пузырек уровня удерживать в нуль-пункте?
Источник
Основы геодезии
О геодезии и разный полезный материал для геодезистов.
Измерение вертикальных углов
Вертикальный угол – это плоский угол, лежащий в вертикальной плоскости. К вертикальным углам относятся угол наклона и зенитное расстояние. Угол между горизонтальной плоскостью и направлением линии местности называется углом наклона и обозначается буквой ν. Углы наклона бывают положительные и отрицательные.
Угол между вертикальным направлением и направлением линии местности называется зенитным расстоянием и обозначается буквой Z. Зенитные расстояния всегда положительные (рис.4.20).
Угол наклона и зенитное расстояние одного направления связаны соотношением:
Вертикальный круг теодолита. Вертикальный круг теодолита предназначен для измерения вертикальных углов, то-есть, углов наклона или зенитных расстояний.
Вертикальный круг большинства теодолитов устроен следующим образом: лимб вертикального круга жестко соединен с трубой (насажен на один из концов оси трубы), центр лимба совмещен с геометрической осью вращения трубы, а его плоскость перпендикулярна этой оси. Деления на лимбе наносят по разному: либо от 0 до 360, либо от 0 до 180 в обе стороны со знаками “плюс” и “минус” или без знаков и т.д. Для отсчета по лимбу имеется алидада. Основные части алидады: отсчетное приспособление, цилиндрический уровень (или компенсатор) и микрометренный винт.
Пузырек уровня в момент отсчета приводится в нуль-пункт, то есть, ось уровня служит указателем горизонтального направления. Отсчетным индексом является нулевой штрих отсчетного приспособления. Ось уровня и линия отсчетного индекса (линия, соединяющая отсчетный индекс с центром лимба) должны быть параллельны; при выполнении этого условия линия отсчетного индекса будет горизонтальна в момент взятия отсчета по вертикальному кругу.
Взаимное положение лимба и зрительной трубы должно удовлетворять условию: визирная линия трубы и нулевой диаметр лимба должны быть параллельны.
Оба условия вместе составляют так называемое главное условие вертикального круга теодолита; оно читается так: визирная линия трубы должна занимать горизонтальное положение, когда отсчет по лимбу равен нулю и пузырек уровня находится в нульпункте. На практике оба эти условия могут не выполняться и имеет место случай, изображенный на рис.4.21-а.
Во-первых, при насаживании лимба на ось трубы между нулевым диаметром лимба и визирной линией трубы остается малый угол x. Во-вторых, линия отсчетного индекса может быть непараллельна оси уровня и между ними существует малый угол y. Таким образом, хотя отсчет по лимбу равен нулю, визирная линия трубы занимает наклонное положение, и угол наклона ее равен:
Если установить визирную линию горизонтально (рис.4.21-б), то отсчет по лимбу станет равным:
N = 360 – (x + y). (4.25)
Этот отсчет называется местом нуля вертикального круга и обозначается М0.
Таким образом, место нуля вертикального круга теодолита – это отсчет по лимбу вертикального круга при горизонтальном положении визирной линии трубы и оси уровня вертикального круга.
Для конкретного теодолита формулы для вычисления угла наклона и места нуля приводятся в паспорте. Например, для теодолитов 2Т30 и Т15 эти формулы имеют вид:
М0 = 0.5 . (NL + NR), (4.26)
Положение вертикального круга, при котором отсчет по лимбу вертикального круга равен (с точностью до M0) углу наклона, считается основным; у большинства современных теодолитов основным положением является КЛ.
Для измерения углов наклона удобно иметь М0 близким к нулю, поэтому нужно регулярно выполнять поверку места нуля, которая предусматривает следующие действия:
наведение трубы на точку при КЛ, приведение пузырька уровня в нульпункт и взятие отсчета по вертикальному кругу,
перевод трубы через зенит, наведение трубы на точку при КП, приведение пузырька уровня в нульпункт и взятие отсчета по вертикальному кругу,
вычисление по соответствующим формулам места нуля М0 и угла наклона ν.
Если М0 получается большим, то при основном положении круга нужно навести трубу на точку и микрометренным винтом алидады установить отсчет, равный углу наклона; при этом пузырек уровня отклонится от нульпункта. Исправительными винтами уровня привести пузырек в нульпункт.
Источник
