00/ Вертикальная ось прибора; uu/  ось цилиндрического уровня;

VV/  визирная ось трубы; нн/ ось вращения трубы.

До проведения полевых работ проводят поверки теодолита.

1.Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси прибора (UU^/  00^/).

Устанавливают ось цилиндрического уровня параллельно двум подъемным винтам. Вращая их в противоположные стороны, пузырек уровня выводят на середину.Поворачивают алидаду с уровнем горизонтального круга на 180° При отклонении пузырька уровня от середины более, чем на 1 деление, положение оси уровня исправляют на половину дуги отклонения юстировочными винтами уровня

2.Сетка нитей не должна бытьразвернута, т.е. горизонтальная нить сетки должна находиться в горизонтальном положении, вертикальная – в вертикальном положении.

Наводят центр нитей сетки на какую-нибудь точку или отвес и медленно поворачивают трубу вокруг ее оси вращения, наблюдая за положением точки. Если при перемещении трубы изображение точки (отвеса) не будет сходить с вертикальной нити, то условие выполнено. В противном случае после открепления винтов IIV производится поворот сетки нитей до совпадения вертикальной нити с отвесной линией. Винты закрепляют.

3.Горизонтальная ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси прибора (НН^/  00^/).

Установив теодолит на расстоянии 3040 м от стены какого-либо здания и отгоризонтировав его, центр сетки нитей наводят на некоторую высоко расположенную точку А стены. При закрепленной алидаде (при КЛ) наклоняют трубу до примерно горизонтального положения ее визирной оси и отмечают карандашом на стене точку а₁ – проекцию центра сетки нитей. Переводят трубу через зенит, открепляют алидаду и при втором положении трубы (КП) снова наводят центр сетки нитей на точку А. Наклоняют трубу и отмечают карандашом на стене точку а₂ – проекцию центра сетки нитей. При совпадении точек а₁ и а₂ условие поверки выполняется. В противном случае (допуск  расхождение не должно выходить за пределы биссектора нитей сетки) ось вращения трубы не перпендикулярна к основной оси теодолита. Эта погрешность вызывается неравенством подставок, на которых располагается зрительная труба. В современных конструкциях теодолитов подставки трубы не имеют юстировочных винтов, поэтому погрешность может быть устранена только в мастерской.

4)Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси вращения трубы (VV^/  НН^/).

Угол отклонения визирной оси трубы от перпендикуляра к горизонтальной оси ее вращения называется коллимационной ошибкой c

Для проверки данного условия выбирают удаленную, находящуюся на горизонте ясно видимую точку М. Визируют на нее при положении КЛ и делают отсчет по лимбу ГК. Затем переводят трубу через зенит, визируют на точку М при положении КП и снова берут отсчет по лимбу ГК.

Допуск на коллимационную ошибку c зависит от точности теодолита.

Для юстировки коллимационной ошибки наводящим винтом алидады устанавливают на лимбе ГК исправленный отсчет

При этом центр сетки нитей сойдет с точки М. Действуя горизонтальными юстировочными винтами сетки, передвигают ее до совмещения центра сетки нитей с изображением точки М.

. Поверка коллимационной ошибки

Поверка места нуля вертикального круга.

Место нуля вертикального круга(М0) – отсчет по вертикальному кругу, когда визирная ось трубы горизонтальна, а пузырек уровня при алидаде находится в нульпункте (рис. 2.16). М0 должно быть близко к нулю.

После приведения пузырька уровня при алидаде горизонтального круга на середину, при КЛ зрительную трубу наводят на удаленную точку М и берут отсчет по вертикальному кругу. Аналогичные действия выполняют при КП.

Вычисляют место нуля по формулам:

теодолит Т30: теодолиты 2Т30П, 4Т30П:

Для исправления наводящим винтом зрительной трубы устанавливают на вертикальном круге исправленный отсчет:КЛ_испр. = КЛ  МО

или КП_испр.= КП  МО.

Наблюдаемая точка М сместится по вертикали. Вертикальными юстировочными винтами сетки перемещают ее до совмещения с изображением точки М.

К поверке места нуля

Измерение теодолитом горизонтальных углов и углов наклона

Работа по измерению углов на станции выполняется в следующем порядке:

1) установка теодолита в рабочее положение (рис.): центрирование и горизонтирование его, установка трубы для визирования;

2) измерение горизонтальных углов (направлений) и углов наклона, обработка журнала наблюдений и контроль измерений на станции.

Установка теодолита в рабочее положение:

а) центрирование; б) горизонтирование.

Измерение теодолитом горизонтальных углов

Для измерения горизонтальных углов применяются преимущественно способ приемов для измерения одного угла и способ круговых приемов при измерении углов на станции между тремя и более направлен

Способ приемов

Для измерения угла АСВ теодолит устанавливают в вершине угла С (рис), приводят в рабочее положение. Каждый прием измерений состоит из 2-х полуприемов: измерения угла при КЛ и КП.

Порядок работы на станции:

-при закрепленном лимбе открепляют алидаду, наводят на точку А, сни­мают отсчет а₁ по ГК;

-открепляют алидаду, наводят на точку В, снимают отсчет а₂ по ГК;

вычисляют угол ₁ = а₂ – а₁ (левый угол) или = а₁ – а₂ (правый угол);

-наводящим винтом лимба поворачивают лимб на 1 – 2 (для ослабле-

ния влияния инструментальных ошибок теодолита), трубу переводят через зенит;

- при КП наводят на заднюю точку, снимают отсчет по ГК;

- открепляют алидаду, наводят на точку А, снимают отсчет по ГК;

- вычисляют угол ₂ =  , разность углов ₂₁ из двух полуприемов допускается  1.

Данные угловых измерений заносят в полевой журнал.

Точка		Круг	Отсчет по гориз. кругу		Угол			Среднее из углов
стояния	наблюд
									
С	А	КЛ	27	16
	В	КЛ	105	36	78	20
	А	КП	210	32			78		20,5
	В	КП	288	53	78	21

Способ круговых приемов

Применяют при числе направлений n > 2. Каждый полуприем завершают повторным визированием на начальное направление (замыкание горизонта). КЛ: 1, 2, 3, 1

КП: 1, 3, 2, 1

при КЛ при закрепленном лимбе, поворачивают алидаду, пока отсчет по ГК будет 0 0.

Порядок работы на станции:

• при закрепленной алидаде поворачивают лимб до наведения центра сетки на 1 точку (со средней удаленностью и наилучшей видимостью), закрепляют лимб, снимают отсчет по ГК, он будет близкий к 0;

• открепляют алидаду, наводят последовательно на точки 2, и 3 и вновь на т.1, каждый раз снимая отсчет по ГК;

• трубу переводят через зенит, при КП наводят в обратном порядке последовательно на 1, 3, 2 и 1 точки, снимая каждый раз отсчет по ГК;

• лимб переставляют на , где n число приемов, и все действия повторяют следующим приемом.

Данные угловых измерений на пункте В заносят в специальный полевой жур­нал

Измерение теодолитом углов наклона

Для измерения угла наклона  (рис. 4.2) теодолит устанавливают над т. 1, приводят в рабочее положение.

Поскольку вертикальные углы измеряются в основном при тригонометрическом нивелировании, работу начинают с измерения i высоты над т. 1. Каждый раз, наводя на наблюдаемую точку, отмечают высоту v наведения визирной оси над т, 2. Часто принимают v = i.

Измерение углов наклона выполняется в следующей последовательности:

• при КЛ наводят центральной горизонтальной нитью сетки на наблюдаемую точку, отмечают высоту наведения v и снимают отсчет по вертикальному кругу;

• при КП наводят на ту же точку на высоту v, снимают отсчет по вертикальному кругу;

• вычисляют место нуля вертикального круга (М0) по формулам

 вычисляют угол наклона по формулам:

для теодолита Т30,

для теодолита 2Т30, 4Т30.

Данные измерений заносят в полевой журнал.

Основные методы нивелирования

Нивелирование – процесс геодезических измерений для определения превышений и отметок точек местности. Нивелирование применяют при построении опорных геодезических сетей, для определения высот точек при топографической съемке, составлении профилей, для монтажа строительных конструкций, для наблюдения за осадкой и деформациями зданий, в вертикальной планировке и других работах.

Основными методами нивелирования являются геометрическое и тригонометрическое нивелирование.

Геометрическое нивелирование выполняется с помощью горизонтального визирного луча нивелира (рис.).

Геометрическое нивелирование:

а) из середины; б) вперед

h = a – b; h = i – b

Тригонометрическое нивелирование выполняется наклонным лучом теодолита

Тригонометрическое нивелирование:

i – высота нивелира,  – угол наклона, v – высота рейки, h – превышение.

h = h + i – v =dtg + iv.

Устройство нивелиров

Линия визирования у нивелира приводится в горизонтальное положение двумя способами:

1. с помощью элевационного винта и цилиндрического уровня при трубе, например нивелир Н3 (рис. 4.3);

2. автоматически с помощью компенсатора малых углов наклона визирной оси, например 3Н3КЛ (рис. 4.4). В названии таких нивелиров имеется буква К.

Для работы с нивелиром необходимо изучить их устройство по рис

Устройство нивелира Н3:

1подъемные винты, 2юстировочные винты круглого уровня, 3круглый уровень, 4элевационный винт, 5окуляр, 6кремальера, 7зрительная труба, 8мушка, 9объектив, 10вкладыш, 11закрепительный винт зрительной трубы, 12наводящий винт зрительной трубы, 13цилиндрический уровень, 14юстировочные винты цилиндрического уровня, 15подставка, 16пружинящая пластина.

Устройство нивелира С410 (Sokkiл):

1объектив, 2визир, 3круглый уровень, 4юстировочный винт круглого уровня, 5подъемные винты, 6подставка, 7кремальера, 8наводящий винт зрительной трубы, 9горизонтальный круг, 10индекс горизонтального круга.

В комплект нивелиров входят штатив, рейки различной конструкции: деревянные и металлические, складные и цельные, 3 и 4-х метровые.

Для привязки хода нивелирования к стенным знакам применяется специальная подвесная рейка длиной 1,2 м.

Нивелирование должно вестись по паре башмаков или костылей.

Поверки нивелиров с уровнем при трубе

Для соблюдения этих условий выполняются следующие поверки нивелира:

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Для поверки этого условия подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в нульпункт и поворачивают трубу нивелира на 180. Если пузырек сместился с нульпункта более, чем на 0,5 деления, исправительными винтами круглого уровня (рис. 4.3, пункт 2 или рис. 4.4, пункт 10) перемещают пузырек к центру на половину дуги отклонения и окончательно совмещают пузырек уровня с центром ампулы с помощью подъемных винтов.

2. Вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Подвешивают отвес. На расстоянии 20  25 м от отвеса устанавливают нивелир, при­водят его в рабочее положение. Вертикальную нить сетки зрительной трубы совмещают с нитью отвеса. Если нить зрительной трубы не совпала с нитью отвеса более чем на 0,5 мм, положение нитей сетки исправляют. Для этого отвинчивают винты 1, которыми окулярная часть скреплена с корпусом зрительной трубы, снимают окулярную часть, открепляют винты 2 на ½ оборота, а винт 3 на ¼ оборота и рукой поворачивают сетку до совмещения вертикальной нити со шнуром отвеса. Винты закрепляют.

3. Поверка цилиндрического уровня. Она состоит из 2-х частей:

отвесная плоскость, проходящая через ось уровня, должна быть параллельна отвесной плоскости, проходящей через визирную ось трубы;

ось цилиндрического уровня и визирная ось зрительной трубы должны быть параллельны.

Для первой части поверки на расстоянии 50 м от рейки устанавливают нивелир так, чтобы один из подъемных винтов располагался в створе визирования на рейку. Два других винта займут симметричное положение относительно линии визирования

Нивелир приводят в рабочее положение. Зрительную трубу наводят на рейку. Элевационным винтом совмещают концы пузырька уровня, берут отсчет по рейке, например В = 1568 мм.

Вращая в противоположные стороны подъемные винты на 3 полных оборота, наклоняют нивелир влево. Элевационным винтом совмещают концы пузырька уровня, снова берут отсчет по рейке В_л =1566 мм.

Наклоняя нивелир вправо и повторяя все действия еще раз, берут отсчет В_п= 1570 мм.

Вычисляют средний отсчет В_ср и уклонения от него

Вторую часть поверки цилиндрического уровня можно выполнять разными способами. Рассмотрим двойное нивелирование способом вперед. Для этого на ровной местности на расстоянии 50 м забивают в землю два колышка. Нивелир устанавливают в пределах 2-3 метров от первой точки. Элевационным винтом совмещают концы пузырька уровня, берут отсчеты на ближнюю (i₁) и дальнюю (а₂) рейки

Нивелир устанавливают вблизи точки 2, дейтсвия повторяют, снимают отсчеты на ближнюю (i₂) и дальнюю (а₁) рейки.

Поверки нивелиров с компенсатором

В нивелирах с компенсатором (типа 3Н3КЛ, рис. 4.4) проводят следующие поверки:

1. Поверка круглого установочного уровня.

2. Поверка сетки нитей.

3. Поверка компенсатора.

4. Поверка горизонтальности линии визирования.

Первую и вторую поверки проводят аналогично уровенным нивелирам. Перед следующими поверками, а также перед производством измерений необходимо убедиться, что компенсатор в нивелире срабатывает. Для этого нивелир приводят в рабочее положение и берут отсчет по рейке а₁. Повернув на 1/8 оборота подъемный винт, задают малый угол наклона вдоль линии визирования. Сетка нитей трубы с работающим компенсатором должна после небольших колебаний вернуться на тот же отсчет а₁ по рейке. В противном случае нивелиром измерять нельзя, необходим ремонт компенсатора.

3. Определение диапазона действия компенсатора

Диапазон действия компенсатора – это угол наклона вертикальной оси нивелира, в пределах которого нормально работает маятник компенсатора. Его определяют при помощи отсчетов по рейке (в 50 м от нивелира) как для продольных (), так и для боковых () наклонов нивелира. Перед началом работ поверяется и юстируется круглый уровень.

С помощью подъемных винтов выполняют продольный или боковой наклон нивелир в обе стороны от нульпункта круглого уровня до момента зависания маятника компенсатора. Зависание фиксируют в момент резких изменений отсчетов по рейке (сетка нитей начинает перемещаться вместе с наклоном нивелира). Угол наклона при зависании определяют по смещению пузырька уровня или по цене 1 оборота подъемного винта в соответствии с показаниями отсчетов до наклона, после наклона в одну, а затем в другую стороны; например: до наклона а = 1570 мм, зависание началось при наклоне  20:

+: 1566 мм, : 1569 мм,

+: 1564 мм, : 1565 мм.

4. Поверка горизонтальности линии визирования

После срабатывания компенсатора в нивелире визирная ось должна располагаться в вертикальной плоскости, проходящей через оптическую ось объектива зрительной трубы, и быть горизонтальной.

Поверка выполняется аналогично поверке 3 нивелира с уровнем. Юстировка для первой части поверки выполняется в сервисных центрах заводаизготовителя.

Вторая часть поверки выполняется двойным нивелированием. Юстировка проводится поворотом оптического клина, установленного перед объективом, или при помощи вертикальных юстировочных винтов сетки, вращением которых устанавливают правильный отсчет , вычисленный по формуле ;

Измерение превышений нивелиром типа Н3

Требуется измерить превышения между точками Рп1 и Рп2, отметки которых известны. Для этого проводят последовательное нивелирование на нескольких станциях

На каждой станции выполняют следующие действия:

 устанавливают нивелир, приводят в рабочее положение (горизонтируют);

 на задней и передней точках станции устанавливают рейки;

 наводят нивелир на черную сторону задней рейки, совмещают концы пузырька уровня элевационным винтом, снимают отсчет по рейке по средней нити, записывают его в журнал;

 наводят нивелир на красную сторону задней рейки, совмещают концы пузырька уровня элевационным винтом, снимают отсчет по рейке по средней нити, записывают его в журнал;

 наводят нивелир на черную сторону передней рейки, совмещают концы пузырька уровня элевационным винтом, снимают отсчет по рейке по средней нити, записывают его в журнал;

 наводят нивелир на красную сторону передней рейки, совмещают концы пузырька уровня элевационным винтом, снимают отсчет по рейке по средней нити, записывают его в журнал.

Если необходимо определить высотное положение промежуточной точки А, наводят нивелир на черную сторону рейки, стоящей на промежуточной точке, совмещают концы пузырька уровня и снимают отсчет по средней нити.

Обработка журнала нивелирования

Вычисляют превышение на станции по формуле h = a – b = (з) – (п) по черной стороне и, для контроля, по красной стороне на заднюю и переднюю точки

h_ч = 1582 – 1684 = – 102 мм;

h_к = 6266 – 6370 = – 104 мм.

При этом должно выполняться условие h_ч – h_к 5 мм, которое является контролем нивелирования на станции.

Вычисляют среднее превышение: .

Если задана отметка Н₁ задней точки, то отметка передней точки вычисляется по формуле Н₂ = Н₁ + h_ср.

Н₂ = 500,000 – 0,103 = 499,897 м.

Отметку промежуточной точки вычисляют через горизонт прибора по формулам Н_ГИ = Н₁ + а,

Н_пр = Н_ГИ – b,

где а – отсчет по черной стороне задней рейки,

b – отсчет по черной стороне рейки промежуточной точки.

В примере (табл. 5.1) Н_ГИ = 500,000 + 1,582 = 501,582 м.

Н_пр = 501,582 – 1,320 = 500,262 м.

Отсчеты по рейке берутся в мм, отметки точек вычисляются в метрах.

В нивелирном ходе отметки начального и конечного реперов известны, это позволяет проконтролировать нивелирование по всему ходу. Для этого подсчитывают сумму превышений по всему ходу h_изм.

Теоретическая сумма превышений вычисляется как разность отметок конечного и начального реперов

h_теор = Н_кон – Н_нач = Н_Рп2 – Н_Рп1.

Вычисляется невязка по ходу нивелирования как разность суммы измеренных превышений и теоретической суммы превышений по всему ходу

f_h = h_изм– h_теор.

Контролем нивелирования по всему ходу служит выполнение условия

f_hf_hдоп