6. Теодолитная съемка

Теодолитной именуется горизонтальная (контурная) съемка местности, в итоге которой может быть получен план с изображением ситуации местности (контуров и местных предметов) без рельефа. Теодолитная съемка относится к числу крупномасштабных (масштаба 1:5000 и крупнее) и применяется в равнинной местности в критериях сложной ситуации и на застроенных территориях: в населенных пунктах, на строительных площадках, промышленных площадках горных компаний, на территориях железнодорожных узлов, аэропортов и т.п.

Теодолитная съемка, как и другие съемки, производится по основному правилу геодезии “от общего к частному”, то есть сначала создается съемочная геодезическая сеть, а затем производится съемка подробностей (ситуации). Съемочной геодезической сетью при теодолитной съемке может быть сеть треугольников (триангуляция) или сеть теодолитных полигонов, составляющих группу смежных многоугольников или теодолитных ходов. Теодолитным ходом называется построенный на местности разомкнутый или сомкнутый многоугольник, в котором измеряются все стороны и горизонтальные углы между ними. Ход, проложенный внутри крупного полигона для сгущения съемочного обоснования и опирающийся на точки полигона, называется диагональным. Ход может быть проложен между двумя жесткими точками (координаты таких точек известны), жесткими сторонами (координаты начальной и конечной сторон известны). Ход, опирающийся на жесткую точку (или сторону) только одним концом, называется висячим.

Перед производством измерений на местности все вершины (поворотные точки) полигонов и ходов в зависимости от их назначения и сроков работ закрепляются кольями, столбами и другими знаками. После закрепления точек измеряют углы и длины сторон (линий) полигонов и ходов. Перед измерением линий производят подготовку, заключающуюся в вешении их, а также удалении с измеряемой линии камней, кустов, кочек и т.п. Таким образом, процесс теодолитной съемки складывается из:

обозначения и закрепления точек на местности;

подготовки линий к измерению;

измерения линий и углов между ними;

съемки ситуации.

Для измерения сторон теодолитного хода применяются стальные ленты, рулетки, различные дальномеры; углы измеряются с помощью технических теодолитов.

7. Теодолиты

Теодолит – измерительный прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Основной рабочей мерой в теодолите являются лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный). Теодолит может быть использован для измерения расстояний нитяным дальномером и для определения магнитных азимутов с помощью буссоли. При измерительных работах целятся на пункт с известными координатами, например тригонометрический пункт. Альтернативным развитием конструкции теодолита является Гиротеодолит, Кинотеодолит и Тахеометр.

Для обозначения модели теодолита используется буква "Т" и цифры, указывающие угловые секунды средней квадратической ошибки однократного измерения горизонтального угла.

Теодолиты классифицируют по разным признакам:

по области применения (геодезические, астрономические, маркшейдерские и др.)

по физической природе носителя информации (механические, оптические, электронные, кодовые и т. п.)

по конструкции отсчетного устройства (простые, повторительные, с уровнем при вертикальном круге, с компенсатором и др.)

по точности.

По точности теодолиты подразделяются на три группы:

технические Т30, предназначенные для измерения углов со средними квадратическими ошибками до ±30";

точные Т2 и Т5 – до ±2" и ±5";

высокоточные Т05 и Т1 – до ±1"

При изготовлении и сборке теодолита, после длительного хранения, ремонта, транспортировки положение его отдельных частей отличается от идеальной теоретической схемы, что приводит к появлению так называемых инструментальных погрешностей измерения. Инструментальные погрешности разделяют на две группы.

1) вызванные неточностью изготовления и сборки приборов и их частей. 2) полученные из-за несоблюдения геометрической схемы теодолита. Основные геометрические условия, которые должны выполняться в теодолите, обусловлены принципиальной схемой измерения углов. Эти условия заключаются в следующем: вертикальная (основная) ось (ось вращения теодолита) должна быть отвесна; плоскость лимба должна быть горизонтальна, визирная плоскость должна быть вертикальна. 

Для проверки соблюдения этих геометрических условий выполняют поверки теодолита. Если в результате поверки будет установлено нарушение отдельных требований, теодолит необходимо исправить путем соответствующей юстировки (регулировки). Производство измерений без предварительного выполнения поверок и юстировки недопустимо.

1. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси теодолита. 

Для поверки уровень ставят по направлению двух подъемных винтов и приводят этими винтами пузырек уровня в нуль-пункт. Затем поворачивают алидаду с уровнем на 180°. Если пузырек уровня сойдет с нуль-пункта более чем на одно деление, то условие поверки не выполнено. Между положением оси уровня u1u1 и u2u2 образуется угол α, величина, которого определится дугой отклонения пузырька от нуль-пункта. Для юстировки уровня нужно его исправительными винтами передвинуть пузырек к нуль-пункту на половину величины отклонения (α/2). Тогда ось уровня примет правильное положение u0u0, перпендикулярное к вертикальной оси прибора ii. Эти действия повторяют до тех пор, пока пузырек уровня не будет отклоняться от нуль-пункта не более чем на одно деление.

2. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси (оси вращения трубы). 

Угол отклонения визирной оси VV1 от перпендикуляра к горизонтальной оси НН1 называется коллимационной погрешностью. Для проверки выполнения этого условия наводят зрительную трубу на какую-либо удаленную точку М, находящуюся примерно на одном уровне с осью вращения трубы при положении вертикального круга справа от трубы («круг право») и снимают отсчет по горизонтальному кругу (П). Затем переводят трубу через зенит, визируют на эту же точку при «круге лево» (вертикальный круг расположен слева от трубы) и снимают отсчет по горизонтальному кругу (Л). При отсутствии коллимационной погрешности соблюдается равенство Л – П ± 180° = 0.

Если коллимационная погрешность имеет место, то при наведении трубы при круге право визирная ось займет положение V1V1, а правильный отсчет по лимбу будет N = П + с.

При втором наведении при круге лево визирная ось займет положение V2V2, а правильный отсчет по лимбу составит N = Л – с ± 180°.

Коллимационная погрешность влияет на отсчеты по лимбу с разными знаками. Сложив равенства и разделив на два, получим N = (П + Л ± 180°) / 2, то есть среднее из отсчетов при круге лево и при круге право свободно от влияния коллимационной погрешности.

Для определения коллимационной погрешности: Л – П – 2с ± 180° = 0 или Л – П ± 180° = 2с, отсюда с = (Л – П ± 180°) / 2.

Для исключения влияния коллимационной погрешности устанавливают на лимбе средний отсчет N. Центр сетки нитей при этом сойдет с точки М. Затем при помощи исправительных винтов сетки нитей передвигаем ее до совмещения центра сетки нитей с изображением точки М. После этого сетку нитей закрепляют и поверку повторяют до тех пор, пока коллимационная погрешность не будет превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита.

3. Горизонтальная ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси теодолита.

Для проверки выполнения этого условия устанавливают теодолит в 20–30 м от стены здания. Приводят, с помощью уровня, алидаду в горизонтальное положение и наводят центр сетки нитей на какую-либо высоко расположенную точку Р на стене здания. Затем, при закрепленной алидаде, опускают трубу примерно до горизонтального положения и отмечают карандашом на стене проекцию сетки нитей Р1. Переведя трубу через зенит, вновь наводят ее на ту же точку и аналогичным способом получают ее вторую проекцию Р2 при другом положении вертикального круга. Если обе точки находятся в пределах биссектора сетки нитей – условие выполнено Рср.. Несовпадение положения точек Р1 и Р2 будет характеризовать двойную величину погрешности. Исправление недопустимой погрешности возможно только в специальной мастерской 

4. Одна из нитей должна быть параллельна, а другая перпендикулярна к вертикальной оси.

Приводят алидаду в горизонтальное положение и наводят пересечение сетки нитей на нить укрепленного в 10–20 м от теодолита отвеса. Если вертикальный штрих сетки нитей совпадает со шнуром отвеса – условие выполнено. В противном случае следует ослабить закрепительные винты сетки нитей и повернуть диафрагму на требуемый угол (до совпадения вертикального штриха сетки нитей с линией отвеса). Вслед за этим необходимо повторить поверку перпендикулярности визирной оси трубы и оси ее вращения (поверку 2).