Инструменты теодолит и нивелир: в чем отличие? Что такое теодолит и для чего он нужен.

После того, как человек начал строить, требования, предъявляемые к качеству построек со временем все увеличивались, и для их удовлетворения строителям приходилось и приходится до сих пор производить множество различных измерений. Эти измерения позволяют определить, где в проведенных работах были допущены неточности, и какие работы следует продвигать дальше. В наше время для проведения этих замеров используют геодезические приборы. Это довольно большая группа измерительных инструментов, каждый из которых создан для одного из типов измерений. Но существуют и многопрофильные приборы, имеющие более широкий спектр возможностей. Так, если сравнить нивелир и теодолит, то прибором с узкой специализацией будет нивелир, а теодолит будет являться более универсальным.

На строительных площадках используется для определения разницы в высоте нескольких точек, то есть для горизонтальной нивелировки. Он является просто незаменимым при большом количестве производимых работ. Без нивелира не обходится заливка фундамента и планировка строительной площади, кладка стен из блоков и кирпича, и других работ, требующих определения горизонтали. Наиболее современные, лазерные нивелиры, применяются и для проведения замеров внутри помещений, при отделочных работах, и имеют более широкий набор функций, которые могут облегчить проведение измерений и обработку полученных данных.

Отличаясь от нивелира, теодолит является более универсальным прибором. Так же, как и нивелир, он может проводить горизонтальную нивелировку, но, в дополнение, с помощью теодолита можно произвести замеры и вертикальных углов, что нивелир сделать не может. Эта отличительная черта делает теодолит очень удобным при работах, требующих проведения перпендикуляра к горизонту. Без теодолита не могут проводиться такие работы, как устройство колонн, монтаж металлоконструкций, создание кровель и многие другие. Теодолит наиболее предпочтителен при начале больших разноплановых строек, где приходится делать множество замеров в различных направлениях.

Похожие материалы:

Расстановка мебели в спальне начинается с кровати...

Геодезические измерения на стройках выполняются нивелирами, теодолитами, стальными мерными лентами, рулетками.

Нивелир применяют для определения относительной высоты точек. Основные части нивелира - зрительная труба, через которую производят отсчеты по рейкам, и цилиндрический уровень, с помощью которого визирная ось зрительной трубы приводится в горизонтальное положение.

Существует два типа нивелиров: глухие и нивелиры с перекладывающейся трубой. Глухие нивелиры (261) удобны и надежны в эксплуатации, они получили наибольшее распространение на строительно-монтажных работах. Корпус трубы / и коробка 3 для цилиндрического уровня нивелира отлиты совместно и прикреплены к оси, вращающейся во втулке. Цилиндрический уровень имеет призменный блок, при помощи которого изображение пузырька уровня передается в поле зрения лупы 5, расположенной рядом с окуляром 4. Отсчеты по рейке производят при совмещении толщиной 20-25 мм. Деления на рейках нанесены белой, черной и красной краской. Односторонние рейки окрашиваются в белый и черный цвет; двусторонние - в белый и черный с одной, в белый и красный - с другой стороны. Величина делений на рейке (цена одного деления) -10 мм, причем каждые пять делений для удобства отсчета объединяются в группы в виде буквы Е. Так как трубы нивелиров дают обратное изображение, то числовые надписи на рейках сделаны перевернутыми, чтобы в трубе читалось их прямое изображение.

Произвести отсчет по рейке - значит определить расстояние от плоскости, на которую установлена подошва рейки, до уровня визирной оси нивелира. При чтении отсчета (262, в) прежде отсчитывают десятые доли делений (мм), а затем - дециметры и сантиметры по средней нити сетки зрительной трубы.

Для работы нивелир устанавливают на штативе и закрепляют становым винтом так, чтобы подъемные винты имели плавный ход. После установки нивелир при* водят в рабочее положение, сначала приближенно при помощи круглого уровня 6 (см. 261), а потом приступают к точной установке нивелира винтами 7 по цилиндрическому уровню. Нивелир можно считать установленным правильно, если при повороте трубы с уровнем 1 в любую сторону пузырек уровня не смещается. После этого можно производить нивелирование.

Теодолит (263) - оптический прибор для измерения вертикальных и горизонтальных углов.

Основные части теодолита-- лимб (горизонтальный круг) 2 и вертикальный круг 8, разделенные на градусы и доли градуса. С металлическим кожухом лимба жестко скреплена алидада (линейка, которая может поворачиваться вокруг оси, проходящей через центр лимба) с отсчетными приспособлениями - верньерами. Зрительная труба 5, жестко скрепленная с вертикальным кругом, опирается горизонтальной осью вращения на подставки 6, прикрепленные к алидаде. Труба имеет сетку дальномерных нитей.

Теодолит устанавливают на штативе, его вертикальную ось с помощью уровней приводят в отвесное (рабочее) положение, Лимб теодолита при этом занимает горизонтальное положение. Зрительную трубу направляют на точку наблюдения. С помощью отсчетных приспособлений по лимбу отсчитывают угол направления, а., по вертикальному кругу, прикрепленному к горизонтальной оси трубы, - угол наклона. ;.,". В горизонтальное положение теодолит устанавливают в основном такими же приемами, как и нивелир.

В геодезии наряду с нивелирами часто используются такие аппараты, как теодолиты. С их помощью во время общестроительных работ специалисты измеряют горизонтальные и вертикальные углы.

В основе прибора стоит визирная труба, а также отсчетные круги (горизонтальный и вертикальный). Труба имеет определенную кратность увеличения и работает по принципу подзорной. Она крепится на двух колонках, они же, в свою очередь, закреплены на специальном основании. Оно устанавливается на подставку, называемую трегером.

Классификация теодолитов

Устройства различаются по типу точности, сферам использования и конструктивным особенностям. При этом каждая классификация определяет, для чего предназначен теодолит и в каких работах он будет полезнее. По точности они бывают:

• высокоточными - погрешность составляет менее 1,5"";
• точными - показатель погрешности колеблется в пределах от 1,5 до 10"";
• оптическими (техническими) - погрешность от 10"" и выше.

По сфере использования конструкции подразделяются на:

По конструктивным особенностям оптической системы трубы бывают с обратным или прямым изображениям.

Стоит упомянуть об отличиях теодолита от нивелира. Разница заключается в том, что теодолитом можно выполнять не только горизонтальную нивелировку, но также измерять вертикальные углы.

Конструктивные характеристики

Теодолиты менялись со временем . Самые первые образцы имели в центре угломерного круга линейку на острие иглы, которая свободно на нем вращалась. На линейке имелись вырезы, также на них были натянутые нити, выступающие в роли отсчетных индексов. А центр угломерного круга устанавливался в вершину угла и крепко закреплялся.

При повороте линейки ее совмещали с первой стороной угла, далее брался отсчет по шкале угломерного круга. А потом линейка совмещалась с другой стороной угла, и брался второй отсчет. Разница двух значений соответствует значению угла. С целью совмещения линейки с разными частями угла использовали простые визиры.

В наши дни конструкция прибора значительно усовершенствовалась . Так, для совмещения линейки со сторонами угла используют трубу, которая двигается по высоте и азимуту. Для отсчета также используется специальное приспособление, его современная конструкция, которая в отличие от своих «предков» покрыта защитным кожухом из металла.

Для обеспечения плавных вращений подвижных элементов применяется осевая система, сами же движения регулируются посредством наводящих и зажимных винтов. Теодолит устанавливается на земле на штативе, а центр с отвесной линией совмещен посредством нитяного отвеса или оптического центрира.

Стороны угла, который подлежит измерению, проектируется на плоскость круга с помощью вертикальной движущейся плоскости (коллимационной). Она образуется через визирную ось трубы при ее вращении вокруг своей оси. Визирная ось является воображаемой линией, что проходит через центр нитевой сетки и оптический центр объектива.

Элементы прибора

Теодолит включает в себя такие составные элементы:

Вращения в теодолитах имеют три разновидности:

• движение трубы;
• лимба;
• алидады.

Движение трубы и алидады при этом снабжено наводящим и зажимным винтом. Движение лимба может осуществляться разными путями. В теодолитах повторительного типа лимб двигается исключительно вместе с алидадой, а в некоторых моделях лимб двигается посредством двух винтов, которые работают только при зажатом алидадном винте. Есть также варианты, где лимб посредством специальной защелки скрепляется с алидадой, и их совместное вращение регулируется за счет винтов.

Особенности электронных моделей

Электронные теодолиты являются современными приборами для измерения углов. Их применение исключает ошибки при снятии отсчета, поскольку значения отображаются на специальном экране в виде цифр. Отображение осуществляется за счет того, что в горизонтальный и вертикальный круги встроены специальные датчики.

Работать с таким устройством намного проще, чем с обычным. Некоторые электронные модели оснащены дополнительными функциями для автоматизации работы. Однако простые оптические конструкции в некоторых ситуациях все же более предпочтительны:

• они не нуждаются в подзарядке;
• способны стабильно работать даже в экстремальных условиях.

А вот устройства электронного типа нельзя использовать в условиях низких температур (менее 30 градусов ниже нуля).

Сферы применения устройства

То, для чего нужен теодолит, определяется его точностью. Основными областями использования прибора являются:

• геодезические сети сгущения;
• триангуляция;
• полигонометрия;
• прикладная геодезия;
• промышленность (установка конструкционных элементов машин и механизмов);
• строительство промышленных объектов и не только.

Использование устройства при возведении многоэтажных домов выглядит так:

Так, наводя на разные точки на конструкции, оператор может измерять углы.

В настоящее время теодолит является одним из важнейших приборов для проведения строительных и проектировочных работ. Этот инструмент для многих профильных специалистов (например, геодезистов) является рабочим, и его правильный выбор является залогом успешного результата работы. Приобретая теодолит, нужно помнить о тщательном уходе за его оптическими элементами . Перевозить прибор нужно очень осторожно. Спровоцировать поломку, которую в некоторых случаях нельзя устранить, могут такие факторы, как падение или тряска.

Современные работы по ремонту и строительству не обходятся без применения точных приборов для измерения — нивелиров. С их помощью измеряют разницу в высоте между точками пространства, которые являются отдаленными друг от друга. При этом оба прибора дают обратное изображение благодаря зрительным трубам.

Теодолит измеряет вертикальные и горизонтальные углы, а нивелир позволяет установить точное местоположение объекта в пространстве.

Этот измерительный процесс именуется нивелированием. Оно может быть гидростатическим, барометрическим, тригонометрическим и геометрическим.

Главное отличие теодолита от нивелира

Вернуться к оглавлению

Основные отличия при использовании оптических измерительных приборов

Основные элементы управления нивелира.

Широкое применение лазерного измерительного оборудования в строительстве не позволяет обеспечить окончательную победу над теодолитами и нивелирами, которые имели всегда традиционное применение при проведении геодезических работ. В чем состоит разница между исследуемыми приборами?

Какое влияние оказывает погрешность на точность измерений? Имеются ли специальные ограничения, которые переступать не следует? Как правильно учитывать высоту рельефа для построения карт местности? На эти вопросы можно ответить, зная отличительные особенности теодолита и нивелира.

Теодолит является прибором, позволяющим измерить как горизонтальные, так и вертикальные углы. Инструмент позволяет с высокой точностью определять величины измеряемых углов между разными точками пространства. Важность привязки зданий к определенным точкам связана с замерами углов между ними в пространстве. С учетом полученных результатов можно сделать разметку контура зданий, профиля дороги и других величин, определяемых за счет точного измерения результата.

Производимые измерения с помощью оптического теодолита подразделяются на 3 класса. Сюда можно отнести такие виды прибора, как:

1. Точные оптические теодолиты, которые обеспечивают погрешность в пределах 2-5 секунд, такие модели являются наиболее ходовыми при проведении строительных работ.
2. Прецизионные, которые помогают обеспечить погрешность в интервале 1 секунды.
3. Технические оптические теодолиты с погрешностью, достигающей 1 минуты.

Они применяются в сфере мелиорации, в лесотехнике и других местах, при исследовании которых не потребуется проведение измерений с высокой точностью. С помощью прецизионных теодолитов можно отследить деформацию зданий, которая происходит с течением времени в зависимости от влияния природных условий и собственного веса строительных объектов.

Вернуться к оглавлению

Качественное проведение измерений приборами

Элементы управления теодолитом.

Профессионалы в области строительства применяют высокие требования к качеству строительных объектов, которые всегда увеличивались со временем. Чтобы удовлетворять всем необходимым требованиям возведения строений, строители должны осуществлять множество разных измерений, позволяющих определять допущенные неточности в процессе проведения работ. Это позволяет продвинуть весь процесс строительства дальше с учетом всех ошибок, которые будут своевременно исправлены.

Качественное проведение всех замеров требует использования геодезических приборов, входящих в довольно большую группу измерительных инструментов. Определенный измерительный инструмент создан для выполнения конкретных измерений. Вместе с тем различают приборы для измерений, которые являются многопрофильными с широким спектром возможностей.

Если сравнивать два устройства для проведения специальных замеров, то применение теодолита связано с выполнением наиболее универсальных измерений в сравнении с нивелиром, специализация которого является более узкой. Несмотря на это, оба вида измерительных приборов имеют широкую сферу применения.

Для теодолита свойственна двухканальная оптическая система, обеспечивающая механизму максимально независимую и надежную систему, связанную с построением изображения 2-х кругов, которые находятся в плоскости одной шкалы. Система отсчета теодолита связана с использованием микроскопа, который имеет определенную цену деления. Для разделения кругов теодолита предусмотрены одинарные штрихи.

Вернуться к оглавлению

Какими нивелирами пользуются для проведения геодезических работ?

Для разного типа измерений пользуются различными видами нивелиров, которые отличает вид инструмента и принцип его действия. Используют лазерные и цифровые нивелиры, которые являются электронными. Применение таких приборов, как оптические нивелиры, позволяет осуществлять процесс геометрического нивелирования.

Измерительный инструмент имеет зрительную трубу вместе с окуляром. Для крепления трубы используют специальную подставку с опорной площадкой, а также систему винтов, которая позволяет осуществлять вращение нивелира в стороны в горизонтальной плоскости.

Укрепить оптический нивелир можно с помощью подъемных винтов, позволяющих придать инструменту необходимое рабочее положение. Производить движение по горизонтали при взятии необходимой точки отсчета можно за счет применения элевационного винта. Чтобы удержать визирную ось, которая является горизонтальной, в нивелире предусмотрен автоматический компенсатор, позволяющий увеличивать не только скорость, с которой производится процесс замеров, но и их точность.

Использование геодезического прибора, которым может являться и электронный нивелир, позволяет получить более точные измерения. Наличие программного обеспечения прибора связано с возможностью проведения оперативной обработки полученных измерений, что производится с максимальной точностью. Запоминающее устройство помогает фиксировать все полученные значения замеров.

Вернуться к оглавлению

Характеристики конструкции лазерного нивелира

Схема измерения нивелиром.

Сегодня в строительстве широко применяют лазерные нивелиры, конструктивные особенности которых связаны с простотой в использовании данных инструментов. Принцип действия оптических, лазерных или электронных нивелиров отличается, что зависит от механизмов инструментов. Например, для конструкции лазерного нивелира характерно наличие лазерного излучателя, подающего лазерный луч в пространство при наличии оптической призмы.

Лазерные лучи, которые исходят из нивелира, приводят к образованию в открытом пространстве двух плоскостей, расположенных перпендикулярно, которые пересекаются между собой. Если на них ориентироваться, то можно производить выравнивание различных поверхностей (стен, пола, дверных проемов). Работа таких нивелиров позволяет называть их позиционными либо статичными.

Выделяют лазерные нивелиры ротационного типа. Они отличаются ускоренными темпами работы за счет встроенного электродвигателя, который позволяет приводить во вращение на 360° лазерный излучатель.

Роль призмы в таких приборах выполняют фокусирующие линзы, создающие точку во внешнем открытом пространстве, которая является различимой невооруженным глазом. Данная точка превращается в линию, представляющую собой идеальную прямую. Этот вид нивелиров используют с целью проведения ремонтно-отделочных работ, связанных с поклейкой на стены обоев, укладкой плитки, устройством плинтусов и т.д.

Вернуться к оглавлению

Какие конструктивные особенности имеет теодолит

Схема устройства теодолита.

Теодолит является прибором, позволяющим измерять на местности горизонтальные и вертикальные углы. Первые теодолиты имели линейку, которая помещалась на самом острие иглы в центре угломерного круга. Вращение линейки на острие иглы напоминало движение стрелки компаса.

Линейка имела специальные вырезы, через которые были протянуты нити, играющие роль отчетных индексов. Угломерный круг в центре совмещался с вершиной измеряемого угла, после чего он надежно закреплялся.

Затем первая сторона угла совмещалась с линейкой, которую поворачивали, беря во внимание отсчет №1 согласно шкале, которую имел угломерный круг. Вторую сторону угла затем совмещали с линейкой, отмечая отсчет №2. Далее находили разность между значениями отсчетов №2 и №1, а результат равнялся величине угла. Подвижную линейку называли алидадой, а слово «лимба» являлось названием угломерного круга. Чтобы совместить линейку и стороны угла, использовались визиры, которые были еще на примитивном уровне.

Вернуться к оглавлению

Приспособления, входящие в состав конструкции теодолита

Схема измерения вертикального угла теодолитом.

Для современных теодолитов характерны те же принципы работы и названия элементов конструкции. Идея измерений углов связана с наличием зрительной трубы, совмещающей алидаду и стороны угла. Труба должна приводиться во вращение не только по высоте, но и по азимуту.

Прибор имеет приспособление по шкале лимба, которое позволяет делать отсчет. Для конструкции теодолита предусмотрен прочный кожух из металла. Чтобы алидада с лимбой приводились в плавное вращение, предусмотрена система осей.

Процесс движения по кругу данных элементов регулируется с помощью зажимных наводящих винтов. Чтобы установить теодолит на поверхности земли, используют специальный штатив. Предусмотрен и оптический центрир (нитяной овес), позволяющий совместить отвесную линию и центр лимба.

Стороны угла при его измерении должны быть спроектированы на плоскости лимба вертикальной плоскостью, которая является подвижной и носит название коллимационной. В ее образовании участвует визирная ось зрительной трубы, когда происходит ее вращение вокруг собственной оси.

Теодолит имеет, в свою очередь, горизонтальную и вертикальную нити, расположенные по диаметрам. Благодаря этим нитям осуществляется визирование. При расположении двух горизонтальных нитей на равном расстоянии от нити простого креста, которая является горизонтальной, их называют дальномерными.

Вернуться к оглавлению

Различия в устройствах теодолита и нивелира

Основные отличия измерительных приборов нивелира и теодолита связаны с устройством их механизмов.

Схема элементов оптического нивелира.

Различия инструментов можно отметить в наличии двухканальной системы отсчета у теодолита и измерительной рейки со штрихами у нивелира. В первом случае оптическая система предполагает наличие микроскопа, имеющего определенную цену деления. С помощью нанесенных на рейку нивелира штрихов делают замеры в метрах, сантиметрах, миллиметрах.

Теодолит в силу своей универсальности имеет совершенную систему отсчета, связанную с цифровой индексацией, поэтому промышленной отраслью налажен выпуск различных модифицированных устройств. Современное устройство теодолита отличается от базовой модели присутствием компенсатора, отвечающего за оперативную установку дополнительной возможности визирования.

В отличие от нивелира, теодолит любой конструкции может применяться сразу на двух уровнях. Не только на горизонтальном уровне, как нивелир, но и на вертикальном. Развитие приборостроения предполагает освоение производства теодолитов, которых отличают технические характеристики более высокого уровня, что относится и к их эксплуатационным свойствам.

Сфера применения теодолита является более широкой, чем нивелира, благодаря возможности проведения точных исследований и расчетов. Если сравнивать два вида приборов, то для определенного класса используемого нивелира предусмотрены конкретные требования.

Вернуться к оглавлению

Условия для качественного применения теодолита и нивелира

Пример таблицы учета теодолитной съемки.

Геодезисты предпочитают иметь сразу два прибора для проведения исследовательских работ, каждый из которых является удобным для определенных условий измерений. На практике планируется применять усовершенствованную запись, которая будет уже не схематичной, как до нивелира.

Через несколько лет теодолит, без которого нельзя обходиться в геодезии, будет иметь высокооснащенную конструкцию. Например, появится возможность использовать в приборе специальные искательные круги.

Если геодезистам приходится вести работу на открытом пространстве, то может оказаться не таким удобным, как проведение измерений с помощью теодолита. Это связано с тем, что при ярком и неоднородном освещении лазерный луч нивелира можно не заметить. В целом для полевых условий проведения измерений традиционный теодолит является более полезным оптическим устройством, которому не требуются батарейки или аккумулятор для работы.

Зрительные трубы теодолитов бывают оснащены сетками нитей четырех видов. Точка пересечения нитей сетки и оптический центр объектива носит название визирной оси трубы. Изготовление прибора связано с установкой перпендикулярно его вертикальной оси, которая является главной. При точной установке вертикальной оси любой поворот зрительной трубы, которая закрепляется в нулевой позиции, положение визирной оси должно быть связано с горизонтальной плоскостью. Данное свойство нивелира является основным, поскольку его труба может иметь только нулевое положение.