Теодолит - что это такое? Теодолит оптический. Теодолит и нивелир - в чем разница? Нивелир и теодолит

16

Отличий теодолита от нивелира не так мало, как может показаться. При их некотором внешнем сходстве, это совершенно разные инструменты. Разница теодолита и нивелира, в первую очередь, состоит в их назначении: геодезические оптические теодолиты применяют для измерения углов, а нивелиры – для определения величины вертикальных превышений геометрическим методом. Соответственно, эти приборы имеют различное устройство, принцип работы и функциональные возможности.

Функционал теодолитов и нивелиров, конструкционные особенности

Ответ на вопрос, чем отличается теодолит от нивелира, даёт сама конструкция обоих приборов.

И теодолит, и оптический нивелир оснащаются зрительной системой с сеткой нитей, с помощью которой осуществляется наведение прибора на нужную точку. Однако зрительная труба теодолита имеет две степени свободы - она может вращаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, а визирная линия зрительной системы нивелира может поворачиваться только по горизонтали, не изменяя своего высотного положения.

Принцип проведения измерений также является важным отличием теодолита от нивелира. По сути, теодолит – это угломерный прибор, а нивелир – геодезический высотомер, используемый для определения превышений между пунктами по горизонтальной линии визирования. Теодолиты имеют отсчётные круги и оснащаются оптической или электронной системой считывания.

Примерами оптических теодолитов могут служить:

• УОМЗ 2Т30П
• RGK TO-05
• Электронными теодолитами являются:
• RGK T-02
• Topcon DT-209
• Spectra Precision DET-2

Нивелиры же встроенной шкалы не имеют и предназначены для измерения превышений по шкале нивелирной рейки, которая устанавливается на измеряемых точках. Сам нивелир, без нивелирной рейки, не может выполнять измерения, он только обеспечивает задание горизонтального луча.

Возможность работать в одиночку - ещё одно отличие теодолита от нивелира. Для теодолита достаточно хорошей видимости точек визирования, тогда как измерения с помощью нивелира требуют помощника, устанавливающего и удерживающего в вертикальном положении нивелирную рейку.

Может ли заменять теодолит нивелир, и нивелир – теодолит?

Довольно часто оптические нивелиры оснащаются градуированным горизонтальным кругом открытого (как у модели RGK С-20) или закрытого типа. С помощью таких нивелиров, как и при использовании теодолитов, вы можете производить измерение горизонтальных углов и откладывание их на местности. Однако между теодолитом и нивелиром разница в точности весьма значительна: нивелир обеспечит достоверность порядка 30 угловых минут, тогда как теодолиты измеряют углы с точностью до секунды. Нивелиры больше всего подходят для оценочных измерений, или, например, для проведения разбивки в ходе строительства частного дома или дачи.

В свою очередь, закрепив зрительную трубу теодолита в строго горизонтальном положении, вы можете с его помощью производить нивелирование по нивелирной рейке. Однако при этом достигается только техническая точность, соответствующая точности теодолита при измерении вертикальных углов.

16

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.

Нивелир, теодолит, тахеометр относятся к главным измерительным устройствам, которые должны быть в арсенале работы маркшейдера. Их основное назначение связано с измерением углов и различных расстояний. Нивелир отличает простота функциональных характеристик, работа его связана с вычислением вертикальных углов. Теодолит уже специализируется на измерении не только вертикальных, но и горизонтальных углов. Тахеометр - наиболее универсальная разновидность измерительного прибора, благодаря которому появляется возможность вычислений и расстояний до цели (объекта, например). Такая функциональная особенность позволяет производить расчеты и обработку данных за короткое время. Существуют такие модели тахеометров, которые имеют в своем составе даже компьютер для запоминания и воспроизводства данных.

Тахеометр рассматривают как одну из разновидностей теодолитов - само название с древнегреческого языка переводится как быстрый. Итак, разберемся, чем отличается теодолит от тахеометра. Главная отличительная особенность состоит в наличии у последнего дальномера, благодаря которому и возможно производить измерения не только углов, но и расстояний. Для выполнения геодезических работ электронный тахеометр незаменим, его надежность, многофункциональность позволяют решать множество поставленных задач на высокопрофессиональном уровне.

Существуют тахеометры двух видов:

• отражательные;
• безотражательные.

Безотражательные разновидности рассчитаны на измерение расстояний до любой плоскости, а тахеометры с дальномером могут вычислять расстояния на ту цель, на которую направлена труба устройства.

Как выбрать измерительный прибор высокого качества - основные рекомендации

В специализированных интернет-магазинах можно приобрести теодолит, тахеометр, цена на которые может отличаться. Факторы, которые влияют на выбор прибора:

• составные части (комплектующие);
• страна-производитель;
• технические функциональные особенности.

Так, при покупке таких устройств, как теодолит, тахеометр нужно, в первую очередь, ознакомиться с составными частями этих приборов, а также уделить внимание их техническим возможностям. Необходимо посмотреть, есть ли в наличии компенсаторы, флэш-карта, аккумуляторы, а кроме того, оценить степень точности и дальность работы. При покупке даже такого прибора, как теодолит б/у , не нужно забывать о стране-изготовителе и отдавать предпочтение лишь популярным и проверенным брендам.

Безусловно, непосредственно перед покупкой измерительного прибора Вы должны определиться с целью такого приобретения и условиями, в которых он будет использоваться. Например, если круг работ сводится лишь к выполнению геодезических исследований, то достаточно приобрести и обычный тахеометр отражательного типа. В таком случае тахеометр, цена на который будет значительно ниже стоимости профессиональных лазерных моделей, решит поставленные перед Вами задачи.

В любом случае стоимость на электронные тахеометры будет значительно выше, чем на теодолиты. Это объясняется тем, что вычисление и получение результатов производятся с применением электронной системы.

Строительные работы в настоящее время не проходят без использования специальных геодезических приборов. Эти инструменты называются теодолит и нивелир: разница между ними велика, хотя и схожих черт достаточно много. Поэтому часто возникают вопросы о том, чем же отличаются эти два прибора, каковы особенности использования каждого из них.

С помощью нивелира можно установить точное местоположение объекта в пространстве, а с помощью теодолита измерить горизонтальные и вертикальные углы.

Применение геодезического теодолита

Теодолит — это прибор, позволяющий измерять углы, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Он позволят узнать величину угла между различными точками с наиболее высокой точностью.

Необходимость привязывать здание к некоторой точке объясняется важностью определения угла между ними. Получение точных результатов позволяет высчитать профиль дороги, контур сооружения и т. д..

Оптические системы теодолитов, в зависимости от точности результатов, разделяют на 3 группы:

1. Технические. Погрешность результата может составлять до 1 минуты.
2. Прецезионные. Погрешность — до 1 минуты. Позволяют отслеживать деформацию сооружений, неизбежно возникающую в процессе эксплуатации из-за воздействия внешней среды и веса самого объекта.
3. Точные теодолиты пользуются наибольшим распространением при проведении строительных работ. Они обеспечивают погрешность в 2-3 секунд.

Кроме определения углов, теодолит применяют и в других сферах: например в метрологии, а также для расчета траектории ракеты.

Теодолиты применяют не только в строительных работах, но и в лесотехнике или мелиорации, во всех тех сферах, где необходимо провести высокоточное измерение.

Особенности устройства конструкции прибора

Старые разновидности приспособлений представляли собой линейку на длинном конце иглы, помещенной в центр окружности. Движение походило на перемещение стрелки компаса.

На линейке делали вырезы, через них протягивали нить — получался отчетный индекс. После этого одну сторону совмещали с линейкой. Она поворачивалась, получался отчет 1. Вторая сторона совмещалась с линейкой, получался отчет 2. Затем находили разность между показателями. Получившийся показатель принимали за угловое значение.

В такой конструкции линейка называлась алидадой, а круг для получения углового значения — лимбом.

В современных инструментах принцип работы остался таким же, названия тоже не изменились. Алидада соединяется со сторонами угла с помощью зрительной спецтрубы, способной перемещаться и по азимуту, и по высоте.

Проводить отсчет позволяет специальное устройство по шкале лимба. Для приведения элементов в движение применяется система осей. Для защиты элементов теодолита используется кожух из твердого металла.

Движения элементов — алидады и лимба — настраивается при помощи винтов. Для проведения разметки теодолит устанавливается на ровной поверхности с помощью штатива. Центр лимба наводится на отвесную линию. Для этого используется отдельный элемент — центрир, который иначе еще называют нитяной овес. Стороны угла при проведении измерения проектируются на плоскости круга при помощи коллимационной плоскости. Они образуется при движении визирной оси трубы. Визирование проводят, используя две нити (вертикальную и горизонтальную), расположенные по диаметру. Если такие нити находятся на одинаковом расстоянии от горизонтальной нити простого креста, тогда они называются дальномерными.

Особенности устройства нивелира

Нивелир — это прибор, необходимый для нивелирования, то есть определения превышения высоты горизонтали в нескольких точках.

Этот инструмент применяется в строительстве, например для укладки пола, заливки фундамента, укладки плитки и даже поклейки обоев. Получить ровные поверхности позволяет построение с помощью нивелира направляющих по горизонтали и вертикали. В состав наиболее простого по конструкции — оптического приспособления — входят несколько конструктивных элементов, позволяющих производить необходимые измерения при помощи этого прибора.

Нивелир состоит из зрительной трубы с окуляром. Труба закрепляется на подставке целой системой винтов, с помощью которых также осуществляется вращение инструмента по горизонтали. Внутри трубы демпфирующими деталями закреплено зеркало.

Рабочее положение нивелиру придают с помощью винта. Если нужно взять точку отсчета, движение прибора по горизонтали осуществляет элевационный винт.

Горизонтальную визирную ось удерживает компенсатор, работающий автоматически. Он позволяет увеличивать точность замеров.

Использование нивелира позволяет получать максимально точные результаты замеров. Программное обеспечение позволяет оперативно обрабатывать полученные данные, а запоминающее устройство — фиксировать замеры.

На данный момент существует 3 основных вида нивелиров, применяющихся для разных видов работы:

• лазерные;
• электронные (цифровые);
• оптические.

Каждый из типов этого прибора имеет свои конструктивные особенности, влияющие на популярность устройств.

Устройство лазерного нивелира

Сейчас в строительстве распространены лазерные нивелиры, так как данные инструменты наиболее просты в эксплуатации. Особенность конструкции такого прибора — наличие лазерного излучателя. С его помощью через оптическую призму подается лазерный луч в пространство.

Лучи лазера образовывают в пространстве 2 пересекающиеся перпендикулярные плоскости. Ориентируясь на них, можно легко выровнять поверхность.

Лазерные приборы могут быть ротационными. Их отличие состоит в том, что такой прибор имеет электродвигатель, что позволяет ему работать быстрее и поворачивать излучатель на 360º.

В лазерных устройствах вместо призмы используют линзу, которая создает в пространстве видимую невооруженным взглядом точку. Эта точка превращается в ровную линию, на которую можно ориентироваться во время ремонта или поклейки обоев.

Различия в конструкции инструментов

Несмотря на множество сходных черт в конструкции и принципе работы, нивелир и теодолит отличия имеют значительные. Одни из существенных преимуществ теодолита вне зависимости от конструкции — его высокая практичность и большая универсальность в использовании. Этот прибор дает возможность сделать большее число разноплановых измерений и может применяться в разных видах работ, связанных со строительством и ремонтом. Нивелир отличает узкая специализация, что существенно ограничивает спектр возможностей его использования.

Оба устройства обладают схожим строением, но есть несколько кардинальных различий. Основные компоненты нивелира — это уровень, зрительная труба и уровень в форме цилиндра. Теодолит состоит из большего количества элементов: лимбов, алидад и лимбов в виде вертикального круга.

Еще одно важное различие — система отсчета. Для измерения с помощью нивелира используется специальная рейка с нанесенными метками. Система осуществления отсчета теодолита — двухканальная, предполагающая использование микроскопа с некоторой ценой деления. При помощи штрихов замеры с использованием нивелира можно делать в разных единицах.

Система отсчета теодолита является на сегодняшний день более совершенной. Современные модели имеют компенсатор, позволяющий устанавливать дополнительный потенциал визирования. Нивелир способен использоваться только на горизонтальной плоскости, тогда как теодолит применяется и на вертикальной. Конструктивные различия приводят к тому, что теодолит и нивелир применяются в разных сферах и существуют различия в их применении:

1. Чтобы рассчитать расстояние до определенной точки, нивелиру требуется дополнительный инструмент — нивелирующая рейка.
2. Оба инструмента могут быть электронными или лазерными. Оба позволяют получить обратное изображение.
3. Теодолит — более самодостаточный прибор. Угол направления рассчитывается по лимбу, углы наклона — по кругу на вертикальной оси.
4. Теодолит используют на 2 плоскостях, вертикальной и горизонтальной, а нивелир — только на горизонтальной.

Оба прибора давно закрепились на рынке товаров как основные приспособления для осуществления расчетов. Учитывая конструктивные особенности инструментов, во время проведения ремонтных или строительных работ стоит использовать оба прибора.

При помощи теодолита выполняются различные действия: измерение поверхности земли при проведении строительных работ, составление топографических карт, съемка местности для разных нужд.

Рассмотрим подробнее, какие функции выполняет теодолит, что это такое , каким образом его используют.

Вконтакте

Что такое геодезия

Геодезия - это наука, занимающаяся точным измерением земной поверхности, созданием рабочих чертежей или карт и прочими прикладными задачами. Для всех этих направлений созданы специальные разделы геодезии, но наиболее ощутимой и важной для повседневной жизни является инженерная геодезия.

Именно этот раздел занимается съемкой местности для постройки зданий и сооружений, для прокладки дорог, для определения точности проходки шахтных выработок или тоннелей. Задачи, решаемые этой отраслью, носят чисто прикладной характер, тесно соприкасающийся со строительством или картографией.

Что такое теодолит

Теодолит - оптический измерительный прибор, при помощи которого с высокой точностью выполняются измерения вертикальных или горизонтальных углов. Он является основным инструментом геодезистов или маркшейдеров, производящих съемку местности.

Назначение теодолита - определение угла между двумя точками при помощи наведения визира поочередно на одну и другую точку, сравнения показаний на шкале самого прибора или на рейке - измерительной вертикальной линейке, которую удерживает ассистент на определенном расстоянии.

Существует много разновидностей теодолитов, различающихся по определенным признакам:

1. Степень точности.
2. Способ отсчета по вертикальной шкале.
3. Конструкция.
4. Принцип действия.

Классическая, первоначальная конструкция теодолита - чисто механическая, самая простая, но не дававшая особой точности измерений. На смену ей пришел теодолит оптический — самый популярный и распространенный по сей день.

Он обеспечивает достаточную точность измерений, но уступает лазерному типу конструкции, имеющему наименьшую погрешность и применяемому для самых ответственных работ.

Существуют также электронные теодолиты, имеющие высокое качество измерений любой степени сложности с выводом показателей на собственный дисплей. Преимуществом такого типа конструкции являются автоматически производящиеся вычисления, значительно сокращающие время на обработку данных или снижающие вероятность ошибки.

Важно! Основные части теодолита остаются неизменными, усложняется лишь система наведения и определения значений.

Как устроен теодолит

Основными узлами теодолита являются:

1. Корпус.
2. Зрительная труба.
3. Система наведения (система регулирующих и настроечных винтов, позволяющих точно установить оси прибора по горизонтали и вертикали, навести зрительную трубу на определенную точку).
4. Отвес или оптический центрир, служащий для настройки вертикали и точного выбора положения прибора (установки на точку).
5. Штатив (тренога, трипод) для установки прибора в рабочем положении на грунт.

Основной элемент прибора - зрительная труба , при помощи которой производится точное наведение на определенную точку, определение параметров ее расположения относительно вертикали, горизонтали или другой точки с известными параметрами.

Строение теодолита основано на системе наведения основного элемента конструкции - визирной трубки (или зрительной трубы) . Она установлена на специальной U-образной подставке и может перемещаться вокруг горизонтальной оси. Изменения наклона зрительной трубы отображаются на шкале вертикального круга.

В свою очередь, подставка вместе с трубой может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Изменения положения или направления зрительной трубы отображаются на шкале горизонтального круга. Все положения трубы могут быть зафиксированы или скорректированы при помощи винтов тонкой настройки, от качества наведения зависит точность результата.

Установка на грунте производится с помощью штатива - треноги. Для настройки горизонтали используется отвес и настроечные винты, расположенные в нижней части корпуса.

Все, для чего предназначен теодолит , это определение вертикальных или горизонтальных углов, позволяющее вычислить расстояние между точками, разницу уровней точек по вертикали. Точность измерений зависит от двух параметров:

1. Качество прибора.
2. Точность вычислений.

Внимание! Оптический теодолит не дает окончательных данных, большинство значений получаются путем последующей обработки, расчетов. В этом заключена ключевая особенность прибора, отличающего его от более современных типов.

Для чего нужен горизонтальный круг теодолита

Горизонтальный круг - это одновременно некая условная плоскость, геометрическое поняти, и конкретная деталь конструкции прибора, служащая опорой для подставки зрительной трубы.

Горизонтальный круг служит для определения углов между различными объектами, расположенными вокруг прибора .

При наведении зрительной трубки на определенные точки производится поворот прибора относительно вертикальной оси. Угол поворота фиксируется на шкале, расположенной на горизонтальном круге.

В этом состоит принцип работы теодолита - разница первоначального показания и значения, получившегося после поворота трубки с наведением на другую точку, составляет угловое расстояние между ними, что может послужить основой для многих расчетов.

Из чего состоит горизонтальный круг теодолита

В состав горизонтального круга входят две основные шкалы прибора - лимб и алидада. Они предназначены для измерения горизонтальных углов. Одна шкала остается неподвижной, а другая поворачивается вместе с визирной трубкой, показывая величину отклонения от первоначального положения.

Внимание! Принцип работы вертикального круга практически ничем не отличается от горизонтального, он имеет такое же устройство и выполняет подобные функции. Единственная разница - расположение в вертикальной плоскости.

Что такое лимб и алидада

Лимб - основная шкала прибора, расположенная на горизонтальном круге . Она имеет разбивку на 360° (иногда шкала разбивается на грады или гоны, т.е. на 400 частей). Лимб условно неподвижен - во время измерений он зафиксирован винтом. При необходимости лимб открепляется и устанавливается в удобном для измерений положении - например, нулевым значением на определенную точку, относительно которой будут производиться измерения.

Алидада в теодолите играет роль подвижной шкалы, показывающей угол отклонения от первоначального значения . Показания определяются при помощи штриха, нанесенного на алидаду (в некоторых случаях наносится штриховой сектор с нониусом). Любой поворот зрительной трубки вызовет вращение алидады, которая покажет угол отклонения.

Геометрические условия теодолита

Геометрический условия - это соотношения расположения всех узлов прибора . Оси теодолита должны находиться в строгом соответствии друг с другом:

1. Вертикальная и горизонтальная оси должны быть перпендикулярны.
2. Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна визирной оси.
3. Ось цилиндрического уровня (пузырькового уровня) должна быть строго горизонтальна.

Вертикальная ось (ось вращения алидады) и горизонтальная ось являются основными параметрами работы прибора, подлежат периодической поверке (контролю соответствия требованиям) или юстировке (настройке правильного положения) перед началом работы.

Для правильной, точной работы прибора требуется качественная настройка его положения и соответствия осей. Для этого проводятся регулярные проверки и юстировки , позволяющие точно установить прибор, обеспечить правильное положение осей и плоскостей.

Проверка производится поэтапно:

1. Установка на точку. Положение треноги настраивается таким образом, чтобы отвес точно указывал на точку с известными параметрами (точку стояния), отмеченную на грунте.
2. Установка горизонтальной плоскости. Производится настройка горизонтали по пузырьковому уровню, затем прибор разворачивается на 180° и вновь настраивается. Приемлемым положением считается несоответствие положения пузырька не более 1 деления.
3. Установка визирной оси. Выбирается и замеряется отдаленная точка. Затем труба поворачивается на 180°, прибор разворачивается и вновь производятся измерения (иначе говоря, производится измерение параметров точки при положениях КП или КЛ). Затем лимб открепляют и разворачивают на 180°, после чего все операции повторяются. Полученные значения рассчитываются по специальной методике, результат должен соответствовать паспортным значениям. При обнаружении расхождений производится настройка перпендикулярности визирной оси или оси вращения трубы.

Все проверки или юстировки производятся перед тем, как пользоваться теодолитом . Для настройки оптики прибор направляется в специализированную мастерскую или на завод.

Стандартный ряд теодолитов в соответствии с ГОСТ

Теодолит - ответственный измерительный прибор, от точности и качества работы которого зависит результат строительства, прокладки дорог или тоннелей и т.д. Поэтому все технические параметры теодолитов четко определены и регламентированы ГОСТ 10529-96. В частности, приборы подразделены на группы:

1. Высокоточные.
2. Точные.
3. Технические.

Литеры в обозначении приборов указывают на:

1. Т - теодолит.
2. М - маркшейдерский.
3. К - снабжен компенсатором положения плоскостей.
4. П - прямого видения (изображение не перевернуто).
5. А - автоколлимационный.
6. Э - электронный.

Цифры в обозначении указывают на среднюю погрешность. В новых образцах самая первая цифра - номер модификации. Каждая группа имеет свой перечень моделей, технические характеристики которых соответствуют определенным требованиям.

Что такое повторительный теодолит

В повторительных теодолитах лимб имеет возможность вращения вместе с алидадой на заданную величину . Это помогает откладывать одинаковые углы без опасности ошибки. Такая конструкция является более совершенной, но имеет большую опасность появления ошибок за счет износа поворотных механизмов, появления люфта или прочих неисправностей.

Что такое неповторительные теодолиты

Неповторительные теодолиты имеют жестко закрепленный лимб, поворачивающийся только при ослаблении фиксирующего винта для настройки или установки точки на ноль.

Такая система является более старой, но применяется еще довольно широко.

Жестко закрепленный лимб снижает возможность появления ошибок, но лишает конструкцию некоторых возможностей, присущих повторительным образцам.

Фототеодолит

Специфическая разновидность теодолита, предназначенная для точной съемки объектов с привязкой к системе координат, угловой привязкой или прочими параметрами . Может быть выполнена как фотокамера, объектив которой выполняет параллельно функцию зрительной трубы теодолита, или раздельная камеры и зрительная труба.

Наиболее распространенной моделью фототеодолита является комплект Photeo 19/1318, позволяющий производить качественные снимки для точных измерений местности в исследовательских или прикладных целях.

Гиротеодолит

Гиротеодолит предназначен для работы в шахтных или полевых условиях без привязки к системе триангуляции . Конструктивно является сочетанием гирокомпаса высокой точности с оптическим теодолитом. Прибор имеет возможность точного определения истинного азимута (величина погрешности не более 6-60″ ), работы в любых погодных или климатических условиях . С практической точки зрения , это - вполне обычный теодолит , как пользоваться или как его настраивать - большой разницы с оптическими моделями не имеется . Гирокомпас , по сути , является дополнительным приспособлением , дающим возможность привязки осей к системе координат .

Наиболее распространенными моделями гиротеодолитов являются 01- В 1, МВТ -2, МТ -1 и другие .

Электронный

Электронный теодолит (современное название - тахеометр) является самой совершенной конструкцией, используемой в настоящее время . Прибор имеет встроенный процессор, производящий необходимые вычисления по полученным показаниям, что практически полностью исключает возможность появления ошибок. Кроме того, все данные по обследованным точкам остаются в памяти прибора, намного упрощая работу и исключая необходимость повторной установки и наведения прибора. Возможность использования в темное время суток и в любых погодных условиях делает электронный теодолит наиболее точным и качественным устройством.

К наиболее распространенным моделям электронных теодолитов относятся RGK T-05, RGK T-20, VEGA TEO-5B и другие.

Теодолит - устройство , способное к настройке практически всех механических параметров непосредственно перед использованием. Необходимость обеспечения высокой точности измерений требует постоянной проверки работоспособности и качества показаний, которое не должно выходить за допустимые пределы.

Подготовка теодолита к работе производится поэтапно:

1. Установка треноги на точку.
2. Установка на штатив теодолита, фиксация становым винтом.
3. Настройка вертикали и горизонтали (центрирование и нивелирование).
4. Настройка (фокусирование) зрительной трубки и микроскопа.
5. Установка и подключение освещения.

Все эти действия могут потребовать больших или меньших затрат времени в зависимости от состояния прибора и предыдущих настроек.

Внимание! В паспорте прибора имеются четкие и подробные указания, каким образом производятся все подготовительные операции. Перед началом работ следует внимательно прочитать инструкцию и соблюдать все ее требования во время практических действий.

Как измерить углы

Измерение углов - основная функция прибора. По сути, это единственная операция, которую способен выполнять теодолит.

Прежде всего следует рассмотреть измерение горизонтальных углов теодолитом . Установленный на точку стояния (вершину измеряемого угла) и подготовленный к работе (отъюстированный) прибор наводится на точку, определяющую сторону угла.

Для этого труба от руки наводится таким образом, чтобы точка оказалась в поле зрения визира, после чего производится точная настройка при помощи настроечных винтов алидады. При этом лимб можно оставить в исходном положении или установить на нем нулевое положение, что упростит расчеты. Показания заносятся в журнал измерений.

Затем труба визируется на вторую точку подобным образом. Положение алидады укажет величину угла между первой и второй точками относительно вершины - точки стояния прибора.

Вертикальные углы измеряются подобным образом, но показания снимаются с вертикального круга теодолита. Существует два положения вертикального круга - КП и КЛ, означающие соответственно правое и левое расположение вертикального круга относительно трубы. При расчетах это следует учитывать, поскольку при множественных измерениях может случиться ошибка, способная коренным образом повлиять на результат.

Сферы применения теодолита

Для чего нужен теодолит в строительных или научных работах - вопрос весьма емкий.

При работе «в поле», когда не имеется никакой привязки к горизонтальной или вертикальной плоскости, точная разбивка участка без применения соответствующей аппаратуры невозможна.

Точный выбор направления при прокладке дорог, корректировка оси штреков или тоннелей - все эти действия требуют высокой точности измерений и привязки к системе триангуляции, иначе неизбежные ошибки приведут к потере направления, нарушениям в размерах зданий и сооружений.

Следует учитывать, что тоннели обычно ведутся с противоположных сторон навстречу друг другу, а при строительстве используются унифицированные элементы, имеющие определенные размеры и формы. Ошибки при измерениях приведут к полной невозможности получить нужный результат.

Немаловажную роль теодолит играет и в научной деятельности, в частности - в картографии. Точность большинства карт, которые используются сегодня - заслуга именно теодолита.

Что такое нивелир

Нивелир - геодезический оптический прибор, с помощью которого определяется горизонталь или разница в уровнях нескольких точек . По сравнению с функциями, которыми располагает теодолит, нивелир обладает иными способностями.

Возможность создания строго горизонтальных плоскостей очень важна при строительстве, так как высокие здания или сооружения, опирающиеся на основание с нарушениями геометрии, могут попросту упасть. Поэтому применение нивелиров распространено не менее широко, чем использование теодолитов, чей набор функций зачастую оказывается избыточным.

Разница между теодолитом и нивелиром

Разница между этими приборами состоит в назначении и выполняемых функциях . Теодолит создан для измерения углов.

Нивелир производит определение горизонтальных (или вертикальных) линий или плоскостей, осуществляет сравнение имеющихся поверхностей с условной горизонталью.

При этом, если сопоставить возможности, которыми обладают теодолит и нивелир, разница оказывается в пользу теодолита.

Он способен выполнять функции нивелира, и на практике зачастую так и происходит. В то же время, нивелир имеет лишь контрольные функции, для сложного измерения он не предназначен. При этом, более простое устройство прибора означает большую надежность и устойчивость работы.

Во время подготовительного периода или при проведении работ, не имеющих первостепенной важности, нивелир оказывается надежным и точным помощником.

Возможности, которыми обладает теодолит или его разновидности, весьма важны для практической и научной деятельности. Привязка к местности и координатной сетке - важное условие для точных и ответственных работ, когда ошибка может стоить очень дорого.