Ю. Н. Корнилов геодезия топографические съемки
 Скачать 7.93 Mb.
|
|
лево, и при круге право (как на рис. Обозначим отсчет, полученный при круге лево, буквой L, а при круге право - R. На рис. 34 вертикальный круг оцифрован так, что при повороте трубы на положительный угол V отсчет при круге право будет уменьшаться, а при круге лево - увеличиваться. Следовательно, справедливы соотношения i = V + МО и /? = МО - V. Отсюда получаем M 0 = ( Z + / ? ) / 2 ; (21) v = Z - M O = MO - / ? = ( Z - / ? ) / 2 . (22) Отметим, что вид формул для вычисления МО и вертикального угла, а также само значение места нуля зависят от характера оцифровки вертикального круга. В основном она бывает азимутальной (круговой) и секторной. При азимутальной оцифровке деления возрастают от нуля до 360° походу часовой стрелки (теодолит Т) или против хода стрелки (ТЗО). При секторной оцифровке (рис) вертикальный круг разбит на четыре сектора, из которых два, диаметрально противоположных, имеют положительную оцифровку, а два других - отрицательную Т, Т, Т. Если МО неизвестно, то для его определения и измерения вертикального угла нужно брать отсчеты как при круге лево, таки при круге право. Если же МО известно, то для определения вертикального угла достаточно выполнить измерение только при одном круге. На практике стремятся после определения места нуля свести его к нулю с помощью исправительного винта уровня 3. У теодолитов ТЗО, Т и 4Т15П нет уровня при вертикальном круге. Его роль выполняет уровень при горизонтальном круге, ось которого поэтому располагается параллельно коллимационной плоскости. 65 у приборов с компенсатором при вертикальном круге приводить МО к номиналу следует (в зависимости от конструкции прибора) исправительными винтами сетки нитей или вращением специального" юстировочного винта компенсатора. 3.3.6. Основные сведения о теодолитах технической точности В настоящее время на производстве широко используются отечественные теодолиты Т, ТЗО, Т, 2Т30П, 4Т30П, Т, Т15К, 4Т15П. Выпускаются аналоги некоторых из этих приборов, предназначенные для работы в подземных условиях. На рынке - большой выбор технических теодолитов зарубежных фирм («Leica», «Opton», «Nicon», «Торсоп» и др. Оптический теодолит ТЗО - малогабаритный, повторительный, закрытого типа, с диаметром кругов 70 мм и ценой деления кругов 10'. Их изображения с помощью оптической системы передаются в поле зрения штрихового микроскопа, окуляр которого расположен рядом с окуляром зрительной трубы. При этом используется односторонняя система отсчета. Круги освещаются с помощью откидного зеркальца. Ось алидады - полая, что позволяет использовать зрительную трубу для установки теодолита над вершиной угла. Увеличение зрительной трубы - 20". По обе ее стороны имеются оптические визиры для грубого наведения нацель. Теодолит не имеет уровня при вертикальном круге, его роль выполняет уровень при алидаде горизонтального круга сценой деления 45". На зрительную трубу может быть установлен цилиндрический уровень сценой деления 20". Для измерения магнитных азимутов в пазу на боковой крышке колонки теодолита крепится съемная буссоль. При необходимости визирования под большими углами наклона к горизонту можно использовать окулярные насадки для зрительной трубы и шкалового микроскопа. Теодолит устанавливается на штатив вместе с круглым основанием металлического упаковочного футляра, наглухо прикрепленным к подставке стремя подъемными винтами. Теодолит Т является модификацией теодолита ТЗО. Он отличается от базовой модели применением шкалового микроскопа сценой деления 5'. Цена деления его кругов равна 1°. У вертикального круга для измерения положительных и отрицательных углов используется одна шкала, нос разной оцифровкой 0; 6 и 0; -6. 66 Теодолит Т и его модификации имеют зрительную трубу с увеличением 20-25" и оптический цешрир для установки прибора над вершиной угла. Закрепительные и наводящие винты - соосны. Цена деления шкалового микроскопа - Г, кругов - 1°. На алидаде вертикального круга теодолита Т закреплен цилиндрический уровень. Теодолит Т15К имеет оптический компенсатор с диапазоном действия +4', точность компенсации - 5". У теодолита 4Т15П их роль выполняет уровень при алидаде горизонтального круга, а цена деления его кругов - 10'. Для отсчитывания используется оптический микрометр сценой деления шкалы 10". В поле зрения микроскопа горизонтальный круг отмечен буквой Н вертикальный - V. После наведения нацель вращением рукоятки микрометра ближайший штрих горизонтального вертикального) круга вводят в середину бифилярного индекса, после чего и берут отсчет (значения в градусах и десятках минут по шкале круга, а в минутах и секундах - по шкале микрометра. Особенность теодолита 4Т15П состоит в том, что он неповторительный. 3.3.7. Основные проверки теодолита Проверки выполняют, как правило, перед производством измерений. Начинать эту работу следует с оценки внешнего состояния прибора его комплектности, нормального взаимодействия всех подвижных узлов, плавности вращения наводящих винтов и т.д. Геометрические соотношения, которые должны соблюдаться в теодолите, показаны на рис. Рассмотрим требования к прибору и последовательность операций. Ось цилиндрического уровня UU\ при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси ZZ\ вращения прибора. Для выполнения проверки ось уровня устанавливают параллельно двум подъемным винтам подставки, которыми приводят пу- Рис. Основные оси теодолита 67 зырек в нуль-пункт. Затем поворачивают алидаду на 180° вокруг вертикальной оси. Если пузырек отклонился от середины более чем на одно деление ампулы, условие не выполнено. В этом случае с помощью юстировочных винтов уровня половину отклонения устраняют и проверку повторяют. Вертикальная нить сетки должна располагаться в коллимационной плоскости. Это условие проверяется после тщательного горизонтирования теодолита. При проверке зрительную трубу наводят краем вертикальной нити на четкую цель (точку. Если при вращении бы вокруг горизонтальной оси НН\ точка перемещается по нити, а затем посередине биссектора, то условие выполняется. При смещении точки больше чем на треть ширины биссектора сетку разворачивают. Визирная ось VV\ зрительной трубы должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси НН\ ее вращения. Несоблюдение этого условия вызывает коллимационную ошибку С Для ее определения необходимо навести прибор на удаленную точку дважды первый раз при круге лево и взять отсчет Л, а затем при круге право, отсчет П. Лимб в процессе измерений должен оставаться неподвижным. Полученные отсчеты должны отличаться на 180°. Отклонение их разности от 180° равно двойной коллимационной ошибке, те. 2С=Л"П±180°. В теодолитах с односторонней системой отсчетов по лимбу разность Л - П искажена также влиянием эксцентриситета алидады и лимба горизонтального круга. Эксцентриситет означает, что ось вращения алидады, центр делений лимба и ось вращения горизонтального круга не совпадают. Поэтому измерения повторяют, изменив предварительно положение лимба на 180°. Используя новые отсчеты Ли П, коллимационную ошибку вычисляют по формуле С = Л - ПЛ- П' ± 1 8 0 ° ) ] / 2 . (23) Если ошибка превышает двойную точность прибора, наводящим винтом алидады изменяют последний отсчет на величину Св результате биссектор сместится с визирной цели. Перемещением сетки нитей боковыми юстировочными винтами совмещают биссек- тор с целью. 68 Вертикальная ось ZZ\ вращения теодолита и горизонтальная ось НН\ вращения зрительной трубы должны быть взаимно- перпендикулярны. Для проверки прибор устанавливают примерно в 20 мот стенки дома и тщательно горюонтируют. При двух кругах визируют на высоко расположенную точку (вертикальный угол v должен быть больше 15°) и каждый раз проецируют ее на шкалу линейки, расположенной горизонтально у стены на уровне прибора. Если проекции (отсчеты аи по линейке) совпадают, условие выполняется. Обозначив расстояние от теодолита до стенки через /, отклонение Рот перпендикулярности можно вычислить по формуле ( a i - a ; ) p ' c t g v ^ 21 Для определения места нуля вертикального круга горизон- тачьную нить сетки при двух кругах наводят на удаленную визирную цель и каждый раз, приведя пузырек уровня при алидаде вертикального (горизонтального) круга в нуль-пункт (если он есть, берут отсчеты L к R по вертикальному кругу. Затем по формуле, приведенной в паспорте прибора, вычисляют МО. Считается нормальным, если оно не превышает двойной точности прибора. Технология приведения МО к номиналу зависит от конструктивных особенностей прибора. Для корректировки могут быть использованы исправительные винты уровня при вертикальном круге, вертикальные исправительные винты сетки нитей, юстировочный винт компенсатора. После исправления следует повторить определение МО. 3.3.8. Способы измерения горизонтальных углов В зависимости от характера задач, решаемых на производстве, применяют различные способы измерения горизонтального угла. В процессе создания съемочного обоснования рекомендуется [6] измерения выполнять одним полным приемом и способом круговых приемов. Первый вариант применяют, если точка является вершиной двух направлений, второй - если направлений больше двух. В любом случае на вершине угла устанавливают теодолит и приводят его в рабочее положение, те. центрируют и горизонтируют. На других точках, фиксирующих стороны угла (или направления, устанавливают визирные цели, например вехи. Как сказано ранее, цель центрирования - добиться, чтобы вершина угла и вертикальная ось вращения теодолита находились на одной отвесной прямой. При использовании отвеса штатив устанавливают так, чтобы его головка была примерно горизонтальна, а острие отвеса уклонялось от вершины угла не более чем на 3 см. Затем ослабляют становой винти, перемещая теодолит относительно головки штатива, точно совмещают острие с вершиной угла, после чего винт закрепляют. Из-за влияния ветра и других причин ошибка центрирования отвесом может достигать 5 мм и более. Если э^гу операцию выполняют оптическим центриром, то после установки штатива и теодолита вращением подъемных винтов перекрестие сетки центрира совмещают с центром пункта. Затем, меняя высоту ножек, приводят пузырек цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга в нуль-пункт. Поставленной цели достигают методом последовательных приближений, а на завершающем этапе -перемещением теодолита относительно головки штатива. Ошибка центрирования этим способом не превосходит 1 мм. Для приведения лимба в горизонтальное положение ось уровня при алидаде горизонтального круга устанавливают по направлению двух подъемных винтов, которыми приводят пузырек уровняв нуль-пункт. Затем теодолит поворачивают вокруг вертикальной осина и приводят пузырек третьим подъемным винтом. После этого при любом положении горизонтального круга пузырек не должен отклоняться от середины более чем на два деления ампулы. Измерение горизонтального угла одним полным приемом Пусть риса угол р, который требуется измерить. Для решения этой' задачи на точке В устанавливают теодолита на Рис. Схемы измерения углов а - одним пол точках АИ С — вехи. Од- • ным приемом б - круговыми приемами ну ИЗ точек, например А, 70 считают задней, а другую - передней. Тогда, если на вершине угла стоять по направлению к передней точке, угол (3 можно считать левым, а его дополнение Р' до 360° - правым. Далее действуют в следующей последовательности 1. Вращая алидаду относительно лимба, например, при круге лево, устанавливают отсчет, близкий к нулю, и алидаду закрепляют. Эта операция необязательна, но она облегчает вычисление) 2. Вращая лимб вокруг вертикальной оси, а зрительную трубу - вокруг ее горизонтальной оси, наводят оптический визир на заднюю точку, закрепительные винты лимба и зрительной трубы закрепляют и, действуя попеременно диоптрийным кольцом и винтом кремальеры, добиваются резкого изображения сетки нитей и вехи (устанавливают трубу по глазу и по предмету. Затем наводящими винтами лимба и трубы точно наводят биссектор вблизи перекрестия сетки на низ вехи и берут отсчет по горизонтальному кругу. Его записывают в журнал измерений (табл. Таблица Журнал измерения угла одним полным приемом Дата. Теодолит Т Наблюдал. Название точек Положение крута Отсчет Горизонтальный угол Среднее значение стояния визирования Положение крута Отсчет Горизонтальный угол Среднее значение А Л 0<'02,5' 38°12,5' В С 38 15,0 38°12,2' А п 90 10,0 38 12,0 С 128 22,0 38 12,0 3. Ослабив закрепительные винты алидады (лимб должен быть неподвижен) и зрительной трубы, визируют и берут отсчет на переднюю точку, действуя, как в п. Отсчет записывают в журнал измерений. Указанные действия составляют первый полуприем. 4. Открепляют лимб, поворачивают его примерно на 90° и вновь закрепляют. Эта операция делает отсчеты в полуприемах независимыми друг от друга и уменьшает ошибки делений лимба. Открепляют алидаду, зрительную трубу и меняют круг. 71 5. Выполняют действия, изложенные в пи, только теперь при круге право второй nojnynpueM), после чего приступают к вычислению угла. Отметим, что в процессе вычислений может быть получен как левый угол р, если от отсчета на переднюю точку отнять отсчет на заднюю (табл, таки правый Р, при вычитании наоборот. В любом случае получаем два значения угла, которые при измерении теодолитом Т не должны отличаться более чем на 1' полевой контроль выполняемый на точке стояния сразу после измерений. Среднее значение вычисляют с точностью до О, Г, округляя в сторону четной цифры. Заметим, что при измерении теодолитами с односторонним отсчетом по кругам (Т, Т5К, 2Т5К) между полуприемами достаточно поменять круг с последующей перестановкой лимба на 1-2°. Способ круговых приемов В данном способе измеряют не углы, а направления. Угол получают как разность двух направлений. Направление с наиболее благоприятными условиями для визирования принимают в качестве начального (например DC на рис 6). Далее действуют в следующей последовательности 1. При круге лево на лимбе устанавливают отсчет, близкий к нулю, закрепляют алидаду и, вращая лимб, визируют на точку С. Установленный отсчет записывают в журнал измерений (табл. Таблица Журнализме рения углов круговыми приемами Дата. Пункт D. Теодолит Т. Прием 1. Наблюдав... Название направления Круг Отсчет Среднее направление Исправленное направление Приведенное направление С А В С Л ПЛ ПЛ ПЛ п 0°02,0' 180 03,0 278 12,5 98 13,0 322 13,5 142 14,0 0 01,5 180 02,5 0°02,5' +0,2 278 12,8 +0,3 322 13.8 0 02,0 0°02,5' 278 13,0 322 14,1 га' 0°00,0' 278 10,5 322 11,6 2. Вращением алидады почасовой стрелке (лимб должен быть неподвижен) наводят зрительную трубу на точки А, В и опять на С По еле каждого визирования берут и записывают в журнал отсчеты. Их значения, полученные при визировании на начальное направление, должны быть равны (полевой контроль. При измерении техническим теодолитом разность между ними (незамыкание горизонта) не должна быть больше Г. Указанные действия составляют первый полуприем. 3. Не изменяя положения лимба, переводят зрительную трубу через зенит и при круге право выполняют второй полуприем. При этом вращение алидады осуществляют против хода часовой стрелки. Если незамыкание горизонта отвечает допуску, вычисляют средние из отсчетов (при этом усредняют только минуты, а градусы берут из первого полуприема) и по средним на начальное направление вычисляют незамыкание горизонта со. Затем в средние направления вводят поправки Д, которые вычисляют по формуле Дои) где / - номер направления и - их число (в нашем примере п = 3). В заключение направления приводят к общему нулю, вычитая из всех направлений начальное. Поскольку положение лимба в процессе измерений не изменяется, целесообразно следить за двойной коллимационной ошибкой. Ее постоянство служит признаком хорошего качества измерений. Чтобы ослабить влияние ошибок деления лимба и повысить точность результатов, углы измеряют несколькими приемами. При этом начальные отсчеты изменяют на 1807А^(где К число приемов. Способ повторений Данный способ иногда используют для уменьшения ошибки отсчитывания горизонтальных углов. Суть его состоит в последовательном откладывании измеряемого угла на лимбе к раз при круге лево и столько же раз при круге право. При этом на заднюю точку наводят, вращая лимба на переднюю - вращая алида- ду. Если п - отсчет, полученный при первом наведении на заднюю точку, а «24 - последний отсчет при наведении на переднюю, тор- щ у г к . К результату следует добавлять 0; 90; 180 или 270° в зависимости от значения самого угла, например р, р < 180° и т.д., при условии, что ^=2. 73 3.3.9. Измерение вертикальных углов При измерении вертикальных углов на визирную цель наводят среднюю нить сетки вблизи перекрестия. Точку визирования на вехе или на рейке каким-либо образом фиксируют. Если место нуля вертикального круга известно, то измерение можно выполнить только при одном круге. Так поступают при съемке местности. В процессе создания высотного съемочного обоснования измерения выполняют при двух кругах и результаты записывают в журнал табл. Перед взятием отсчета следует тщательно установить пузырек уровня вертикального круга (или, если он отсутствует, - горизонтального круга) в нуль-пункт. Таблица Журнализме рения вертикальных углов Дата. Теодолит Т. Наблюдал. Точка Точка Круг Отсчет МО Вертикальный стояния визирования Круг угол ВАЛ' п - 4 30,5 0°00,8' +4°31,2' Поскольку измерения выполнены теодолитом Т, для определения МО и вертикального угла можно воспользоваться формулами (21) и (22). 3.3.10. Ошибки измерения горизонтальных углов Как уже отмечалось, всякие измерения сопровождаются ошибками. На точность измерения горизонтальных углов влияют приборные погрешности, состояние внешней среды, личные ошибки наблюдателя, ошибки центрирования и редукции. Приборные ошибки возникают в основном из-за несоответствия реальной геометрической схемы прибора заданным характеристикам. Если выполнены проверки, то возникающие ошибки малы. Кроме того, выбирают TaiQTo методику измерений измерения при двух кругах, на разных диаметрах лимба, применение способа повторений и пр, - чтобы 74 еще больше ослабить вредные влияния. Трудно исключить влияние наклона оси вращения зрительной трубы, которое возрастает, если высота визирных целей разная. Иногда для его уменьшения применяют накладной уровень. Внешняя среда изменяет направление визирного луча, которой, проходя через слои воздуха, испьггьюает рефракцию (перестает быть прямой линией Рис. Влияние редукции При работе техническими теодолитами на горизонтальный угол возникающая ошибка несущественна. Важно только, чтобы луч не проходил близко от нагреваемых солнцем предметов. В пасмурную, но сухую погоду условия для измерений наиболее благоприятны. При измерении теодолитами технической точности личные ошибки наблюдателя также мало влияют на результат. Однако важно тщательно регулировать зрительную трубу по глазу и по предмету, использовать биссектор, особенно при наведении на маленькие цели, приточном визировании последнее движение наводящим винтом выполнять либо только походу часовой стрелки, либо только против него. Ошибка центрирования возникает из-за того, что вертикальная ось теодолита не проходит через вершину угла, а ошибка редукции - из-за того, что визирная цель не находится на одной отвесной линии с закрепленной точкой, фиксирующей направление. Поскольку веха В на рис не совпадает сточкой В искомый угол изменится на величину Др, те. в этом случае измеряется другой угол. Отрезок ё |