Для чего используют теодолит

Теодолит. Виды и работа. Устройство и применение. Как выбрать

Теодолит – это распространенное измерительное устройство для определения горизонтальных и вертикальных углов. Оно применяется при проведении общестроительных работ, геодезических исследований и топографических съемок. С его помощью можно определить вертикальные и горизонтальные углы в градусах с минутами.

Отдельные модификации устройства оснащаются дальномером, который увеличивает возможность прибора и позволяет с его помощью определять расстояние до объектов. На базе данной конструкции были разработаны другие приборы, адаптированные под определенные условия съемки, где использование базовой комплектации будет менее удачным.

Разновидности теодолитов

В зависимости от точности теодолиты делятся на три категории:

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

Высокоточное устройство дает погрешность при измерении равно или меньше 1°. Это дорогостоящее оборудование, которое применяется на ответственных объектах. Оно редко используется, поскольку большинство задач, которые выполняют теодолитом, не требуют столь высокой точности.

Точные имеют погрешность не более 10°. Такие устройства являются самыми востребованными. Подавляющее большинство предлагаемых на рынке приборов соответствуют именно такой погрешности.

Технические могут иметь ошибку в измерении угла до 60°. На первый взгляд это довольно много, но существуют цели, где большая точность не столь важна. В первую очередь это общестроительные задачи, когда осуществляется возведение неответственных объектов. Подобные устройства могут применяться только в малоэтажном строительстве.

Теодолит является давним устройством, поэтому неудивительно, что существует несколько его модификаций, которые имеют схожий принцип действия, но конструктивно отличаются между собой.

Теодолит бывает следующих видов:

• Оптические.
• Электронные.
• Лазерные.

Оптические были изобретены первыми. Их принцип действия заключается в использовании визирной трубы с нанесенной на линзы шкалой. По шкале осуществляется ориентирование параметров угла между несколькими вертикальными или горизонтальными точками объекта исследования.

Электронные оснащаются жидкокристаллическим дисплеем и системой датчиков. После того как прибор устанавливается и выставляется по точкам, между которыми необходимо измерить угол, он самостоятельно определяет наклон и выводит его в цифровом значении на свой дисплей. Это позволяет минимизировать работу оператора, поскольку в отличие от применения оптических устройств, ему не нужно внимательно присматриваться к шкале.

Лазерные оснащаются лазерным лучом, который высвечивает визуально заметную линию на объекте измерения. Оператор настраивает ее таким образом, чтобы она проходила через две требуемые точки. Прибор сам автоматически определяет угол наклона, по которому осуществляете свечение лазерного луча. Подобные устройства имеют ограниченную дальность, поскольку лазерный луч не может распространяться очень далеко. Такие приборы применяют в общестроительных работах. Особенно они удобны для установки колонн и возведения мостов.

Как устроен простейший теодолит

Простейшей и самой безотказной конструкцией теодолита являются оптические приборы. Их главными составными частями являются:

• Подставка.
• Корпус.
• Зрительная труба.
• Регулировочные винты для наведения.
• Цилиндрический уровень.
• Отвес.
• Отсчетный микроскоп.

Корпус устройства закреплен на подставке. В нем удерживается зрительная труба, которая спарена с отчетным микроскопом. Она является подвижной, что позволяет выставлять нацеливание на объект измерения. Также устройство оснащается двумя типами уровней – цилиндрическим и отвесом. Первый применяется для выставления горизонтали, а второй вертикали.

Зрительная труба используется для наблюдения за объектом, находящимся на удалении от устройства. Кратность увеличения, которую дает труба, обычно составляет от 15 до 50 раз. Чем оно выше, тем точнее прибор и на большем расстоянии может находиться от объекта. В окуляр зрительной трубы устанавливается линза, на которой нанесена сетка. Она надежно прорисована на стекле, поэтому не стирается. У дорогостоящего оборудования она не нарисована, а нанесена путем гравировки.

Сетка используется для ориентирования теодолита при настройке. Именно по ней выставляются интересующие точки на предмете исследования по горизонтали и вертикали. Конечно, перед этим прибор выставляется по уровню, поскольку наличие при его установке перекосов не позволяет получать данные даже приблизительной точности.

Уровни предназначены для установки устройства перед началом измерения. С их помощью определяется, насколько постановка его корпуса соответствует горизонтали и вертикали. Обычно приборы оснащаются цилиндрическими уровнями, которые отличаются высокой точностью. У более бюджетного оборудования, или легкого, используется круглый уровень.

При круглом уровне для выставления устройства необходимо постараться, чтобы пузырек воздуха стал по центру блюдца. Выставлять прибор по уровню позволяет регулируемая подставка, сделанная в виде треноги. Желательно всегда пользоваться именно ею, а не подкладывать камушки или другие ненадежные предметы под ножки треноги.

Также важным элементом теодолита является оптическое устройство или микроскоп. Он обладает большой степенью увеличения и оснащается делительной сеткой с размеченной шкалой. Она указывает на градусы и минуты. Более точные устройства показывают также и секунды. В оптическом устройстве применяется шкала, которая называется лимб. Она позволяет определить точный наклон между двумя точками, которые были зафиксированы сеткой на визирной трубе.

Отличие теодолита от нивелира

Часто теодолит путают с нивелиром, поскольку внешне они действительно похожи. На самом деле существует довольно много отличий, позволяющих разделить эти устройства на два лагеря. В первую очередь они различаются по назначению. Теодолиты применяются для измерения углов, а нивелиры для определения вертикальных превышений.

Оба устройства оснащаются подобной системой измерения с сеткой, по которой оператор ориентируется, выбирая нужные точки. У теодолита зрительная труба вращается в горизонтальной и вертикальной плоскости, а у нивелира она двигается только по горизонтали.

Теодолит не требует помощь ассистента. Чтобы с ним работать, необходима только достаточная видимость, чтобы оператор мог ориентироваться по точкам на объекте, по которым можно измерить угол наклона. Для нивелира нужен помощник, который будет удерживать нивелирную рейку в вертикальном положении, находясь непосредственно на траектории видимости зрительной трубы.

Узкоспециализированные теодолиты

По сути, теодолит является универсальным устройством, которое может измерять углы практически в любых условиях. Тем не менее, были разработаны усовершенствованные узкоспециализированные конструкции, дающие большие удобства для определенных целей. Такие устройства теряют свою универсальность, но приобретают ряд преимуществ.

Фототеодолит

Также называют кинотеодолит. Данный прибор соединяет в себе функции теодолита и фотокамеры. С его помощью осуществляется фотосъемка углов интересующих объектов. Также фототеодолиты используются для фиксации угловых координат для летающей техники при ее испытаниях. Несмотря на развитие современных технологий в сфере оборудования для фотосъемок, фототеодолиты выпускаются не только в виде цифровых камер, но и пленочных.

Гиротеодолит

Является гироскопическим устройством, с помощью которого осуществляется ориентирование при строительстве тоннелей и разработки шахт. Также с его помощью можно осуществлять топографические привязки. Им определяется азимут направления. По принципу действия данные устройства похоже на гирокомпас.

Критерии выбора устройства

При выборе теодолита важными критериями, на которые необходимо обратить внимание, являются:

• Уровень погрешности.
• Степень влагозащиты.
• Тип измерения.
• Вес.
• Степень ударопрочности.

Что касается уровня погрешности, то он определяется исключительно по предназначению устройства. Для ответственных съемок требуется высокоточное оборудование. Если прибор применяется для общестроительных задач при возведении малоэтажных объектов, то вполне можно обойтись оборудованием низкого ценового сегмента.

Степень влагозащиты также немаловажный аргумент выбора того или иного прибора. Особенно это важно, если подбирается электронный или лазерный теодолит. Уровень влагозащиты IP65 позволит осуществлять съемку в условиях повышенной сырости и даже дождя. Такие приборы не бояться окунуться в воду на небольшую глубину.

Что касается типа измерения, то в основном стоит сложность выбора между оптическим и электронным теодолитом. Оптическое устройство более сложное в применении, поскольку от оператора требуется большая сосредоточенность при просматривании шкалы для определения угла. При этом такой прибор не требует подзарядки. Он имеет большую температурную устойчивость. С ним можно работать даже если на улице температура ниже -30 градусов.

Вес устройства имеет большое значение если требуется осуществлять измерение с переходами. Легкие теодолиты будут незаменимы при топографических исследованиях, когда с оборудованием нужно двигаться по пересеченной местности проходя много километров пешком.

Теодолиты являются дорогостоящим оборудованием, поэтому не лишним будет наличие ударопрочного корпуса. При отсутствии устойчивости к механическим повреждениям, малейшее падение и прибор потребует ремонта или замены.

Что такое теодолит? Основные части теодолита, принцип работы, применение

Геодезия – одна из древнейших наук на Земле. С 17 века ученые начали изобретать первые высокоточные измерительные приборы, в числе которых был и теодолит. Что такое теодолит? Для чего он необходим? Почему теодолиты применяются и по сей день? Попробуем разобраться с этими вопросами.

Информация о теодолите

Теодолит – высокоточный геодезический прибор, предназначенный для измерения углов (горизонтальных и вертикальных) при топографической съемке. Теодолит имеет U-образную форму и располагается на специальной подставке.

Части теодолита и принципы их работы

В конструкции каждого угломерного прибора предусмотрены нижеперечисленные основные части:

• Зрительная труба с увеличением определенной кратности, закрепленная на трегерных колонках. В нее смотрит наблюдатель.
• Вертикальный и горизонтальный (лимб) круг, по которым производится отсчет.
• Микроскоп (шкаловой или штриховой) для снятия показаний с кругов.
• Поворотная линейка с нанесенными на нее штрихами, жестко скрепленная с лимбами (алидада).
• Винты наводящие и закрепительные, позволяющие плавно настраивать и закреплять положение прибора.
• Центрир, или оптический отвес, позволяющий определять точное положение прибора над точкой местности.
• Штатив для установки теодолита.

Классификация

По принципу работы теодолиты подразделяются на оптические, лазерные, цифровые и фотографические.

Что такое теодолит оптический? Это наиболее точный и надежный угломерный прибор, который не требует при работе элементов питания и является самым неприхотливым в эксплуатации. Отсчеты производятся по угломерной шкале. Внутренняя память отсутствует, поэтому обычно ведется полевой дневник наблюдений.

Что такое теодолит лазерный? Это угломерный прибор, в основе действия которого лежит использование лазерных лучей, применяемых в качестве точных указателей. Измерительный инструмент и зрительная труба представляют единое целое. Измерения производятся в автоматизированном режиме и отображаются на дисплее.

Что такое теодолит цифровой? Основу этого прибора составляют штрих-кодовые диски, которые пришли на замену обычным кругам. Измерения выполняются автоматически. Обычно в конструкции предусмотрено запоминающее устройство, которое хранит все данные об измерениях. Теодолиты с ЖК-дисплеем и элементами питания могут применяться при низких температурах.

Фототеодолиты – самостоятельный класс угломерных приборов. Угломерный прибор конструктивно соединен с фото- или кинокамерой. Применяются для определения координат или траекторий движения объектов.

По конструкции теодолиты подразделяются на простые и повторительные. В простых приборах алидада вращается независимо от лимба. В повторительных они могут вращаться независимо либо совместно.

По точности угломерные приборы подразделяются на три типа:

• Высокоточные (погрешность не более 1 секунды).
• Точные (от 2 до 10 секунд).
• Технические (от 0,25 до 0,5 минуты).

Подготовка к работе

Для измерений выбирается опорная точка, над которой с высокой степенью точности устанавливается прибор. В случае подземной съемки, которая имеет место при маркшейдерских работах, теодолит устанавливают под ней.

Зрительная труба должна располагаться на уровне глаз наблюдателя. Теодолит устанавливают над точкой на глаз путем перемещения штатива, а затем точно при помощи оптического или нитяного отвеса. Три винта горизонтальной платформы помогают установить горизонтальное положение прибора над точкой. Чтобы вертикальная ось прибора совпадала с линией отвеса, в центральное положение приводится пузырек цилиндрического уровня.

Далее прибор закрепляется, проверяется правильность его установки: теодолит вращают вокруг осей и наблюдают положение пузырьков круглого и цилиндрического уровней. Одно деление по шкале уровня является максимально допустимым. Сетка нитей, штрихи лимбов и шкалового микроскопа должны четко просматриваться в зрительной трубе.

Измерение углов

Измерение горизонтальных углов теодолитом происходит следующим образом. Алидада отводится влево примерно на 30-40 градусов и закрепляется. С помощью наводящего винта перекрестье сетки нитей наводится на точку визирования. Снимаются показания теодолита. Далее винт крепления ослабляется и наводится на другую точку, и снимаются показания. Чтобы повысить точность измерений, необходимо провести повторную съемку. Зрительная труба переводится через зенит, снимаются отсчеты. В камеральных условиях вычисляется средний результат измерений. Погрешность результата при повторных съемках не должна быть больше двойной точности прибора. Вертикальные углы измеряются аналогично, но с применением вертикального круга.

Сферы применения

Применяется теодолит в геодезии, топографии, при строительных работах и в прочих областях, где требуется высокая точность измерений. Теодолиты необходимы:

• При построении геодезической сети методом триангуляции, полигонометрии.
• При составлении топокарт и планов.
• При общестроительных работах (фиксация отвесного или горизонтального положения конструкции).

Теодолит – один из важнейших геодезических приборов, отличающийся высокой точностью измерений и мультифункциональностью. С его помощью можно измерять вертикальные и горизонтальные углы. Он незаменим при работах, где требуется четко определить положение отвесной линии.

Для чего используют теодолит

Конструктивно теодолит состоит из следующих основных узлов:

• Корпус с горизонтальным и вертикальным отсчетными кругами, и др. технологическими узлами;
• Подставка (иногда употребляют термин «трегер») с тремя подъёмными винтами и круглым уровнем(для горизонтирования теодолита);
• Зрительная труба;
• Наводящие и закрепительные винты для наведения и фиксации зрительной трубы на объекте наблюдения;
• Цилиндрический уровень
• Оптический центрир (отвес) для точного центрирования над точкой
• Отсчетный микроскоп для снятия отсчетов.

Горизонтальный круг теодолита

предназначен для измерения горизонтальных углов и состоит из лимба и алидады.

Лимб представляет собой стеклянное кольцо, на скошенном крае которого нанесены равные деления с помощью автоматической делительной машины.

Цена деления лимба (величина дуги между двумя соседними штрихами) определяется по оцифровке градусных (реже градовых) штрихов. Оцифровка лимбов производится по часовой стрелке от 0 до 360 градусов (0 — 400 гон).

Роль алидады выполняют специальные оптические системы — отсчётные устройства. Алидада вращается вокруг своей оси относительно неподвижного лимба вместе с верхней частью прибора; при этом отсчёт по горизонтальному кругу изменяется. Если закрепить зажимной винт и открепить лимб, то алидада будет вращаться вместе с лимбом и отсчёт изменяться не будет.

Лимб закрывается металлическим кожухом, предохраняющим его от повреждений, влаги и пыли.

Геометрические условия теодолита их поверка

Геометрические условия

• Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.
• Ось вращения алидады должна быть установлена отвесно (вертикально).
• Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы.
• Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.
• Вертикальная нить сетки нитей должна лежать в коллимационной плоскости.

Поверка теодолитов

Поверками теодолита называют действия, имеющие целью выявить, вы­полнены ли геометрические условия, предъявляемые к инструменту. Для вы­полнения нарушенных условий производят исправление, называемое юстиров­кой инструмента.

Ось каждого цилиндрического уровня алидады горизонтального круга должна быть перпендику­лярна к оси вращения алидады.

Это условие необходимо для приведения оси вращения инструмента (алидады) в рабочее положе­ние, т. е. чтобы при измерениях углов она была вертикальна. Для проверки выполнения условия поворотом али­дады устанавливают ось проверяемого уровня по на­правлению каких-либо двух подъемных винтов и одно­временным вращением их в разные стороны приводят пузырек уровня в нуль пункт (на середину ампулы), тогда ось уровня займет горизонтальное положение. Повернем алидаду, а вместе с нею и уровень точно на 180.

Если после приведения пузырька уровня в нуль пункт и поворота алидады на 180° пузырек уровня останется на месте, то условие выполнено.

Для выполнения других поверок необходимо привести прибор в рабочее положение.

Одна из нитей сетки должна находиться в вертикальной плоскости.

Поверку и юстировку этого условия можно выполнить при помощи отвеса, установленного в 5—10 м от инструмента. Если поверяемая нить сетки не совпадет с изображением отвеса в поле зрения трубы, то снимают колпачок, слегка ослабляют (примерно на полоборота) четыре винта, крепящих окулярную часть с корпусом трубы, и поворачивают окулярную часть с сеткой до требуемого положения. Закрепляют винты и надевают колпачок. После юстировки вторая нить сетки должна быть горизонтальна. Убедиться в этом можно, наведя эту нить на какую-либо точку и вращая алидаду наводя­щим винтом по азимуту; нить при этом должна оставаться на данной точке. В противном случае юстировку надо повторить. Установив правильно сетку, в дальнейшем при повторении поверок эту можно не повторять.

Визирная ось должна быть перпендикулярна к оси вращения зрительной трубы

Это условие необходимо для того, чтобы при вращении трубы вокруг ее оси визирная ось описывала плоскость, а не конические поверхности. Визирную плоскость называют также коллимационной. Вертикальный круг вращается вокруг оси вместе с трубой. Для перевода трубы из положения КП в положение КЛ или наоборот надо перевести ее через зенит при неподвижном лимбе и повернуть алидаду на глаз на 180°, чтобы можно было наводить трубу на один и тот же предмет при различных ее положениях. При этом на том месте относительно лимба, где находится верньер1 , теперь будет расположен диаметрально противоположный верньер 2 к отсчеты числа градусов, взятые по верньеру I до поворота алидады и по верньеру II после поворота алидады на 180°, должны быть одинаковы. Если визирная ось перпендикулярна к оси вращения зрительной трубы, то при наведении ее при КП и КЛ на удаленную точку , расположенную приблизительно на уровне оси вращения зрительной трубы, по закрепленному горизонтальному лимбу получим верные отсчеты дуги с помощью I (при КП) и II (при КЛ) верньеров. Если же визирная ось не перпендикулярна к оси вращения трубы и занимает при КП и при КЛ неверное положение , то в отсчеты по горизонтальному лимбу войдет ошибка, соответствующая повороту визирной оси на угол, называемый коллимационной ошибкой. Проекция этого угла на горизонтальную плоскость лимба меняется в зависимости от угла наклона визирной оси. Поэтому при выполне­нии этой поверки линия визирования должна быть по возможности гори­зонтальна.

Юстировка: ослабив слегка один вертикальный, на­пример верхний, исправительный винт при сетке нитей, передвигают сетку, дей­ствуя боковыми исправительными винтами при ней до совмещения точки пересе­чения нитей с изображением наблюдаемой точки .

После юстировки надо повторить поверку и убедиться, что условие вы­полнено.

Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения инструмента (алидады).

Это условие необходимо для того, чтобы после приведения инструмента в рабочее положение коллимационная (визирная) плоскость была верти­кальна. Для поверки выполнения данного условия при­водят инструмент в рабочее положение и направляют точку пересечения сетки нитей на высокую и близкую (на расстоянии 10—20 м от инструмента) точку , выбранную на какой-нибудь светлой стене. Не поворачивая алидады, наклоняют трубу объективом вниз до примерно горизонтального по­ложения ее оси и отмечают на той же стене точ­ку г, в которую проектируется точка пересечения нитей. Переведя трубу через зенит, при другом положении круга снова направляют визирную ось на ту же точку и подобно предыдущему, накло­нив трубу объективом вниз, отмечают точку а2. Если обе точки совместятся в одной точке , то усло­вие выполнено. Выполнение рассматриваемого условия обеспечивается заво­дом или производится в мастерской, так как современные теодолиты не имеют соответствующих исправительных винтов.

Стандартный ряд теодолитов России в соответствии с ГОСТ 10529-96,

в России предусматривается выпуск шести типов теодолитов:
Т1 — высокоточные
Т2 и Т5 — точные
Т15 и Т30 — технические
Т60 — технические (в настоящее время не выпускается)

Литера Т — обозначает «теодолит», а последующие числа — величину средней квадратической погрешности в секундах, при измерении одним приёмом в лабораторных условиях. Обозначение теодолита, изготовленного в последние годы может выглядеть так: 2Т30МКП. В данном случае первая цифра показывает номер модификации («поколения»).

М — маркшейдерское исполнение (для работ в шахтах или тоннелях; может крепиться к потолку и использоваться без штатива, помимо этого, в маркшейдерском теодолите в поле зрения визирной трубы есть шкала для наблюдения за качаниями отвеса при передаче координат с поверхности в шахту).

К — наличие компенсатора, заменяющего уровни.

П — зрительная труба прямого видения, то есть зрительная труба теодолита имеет оборачивающую систему для получения прямого (не перевернутого) изображения.

А — с автоколлимационным окуляром (автоколлимационные);

Повторительный теодолит

Повторительные теодолиты имеют специальную повторительную систему осей лимба и алидады, позволяющую лимбу вместе с алидадой вращаться вокруг собственной оси раздельно и/или совместно. Такой теодолит дозволяет последовательным вращением алидады несколько раз откладывать (повторять) на лимбе величину измеряемого горизонтального угла, что увеличивает точность измерений.

Неповторительные теодолиты

В неповторительных теодолитах лимбы наглухо закреплены с подставкой, а поворот и закрепления его в разных положениях осуществляется при помощи закрепительных винтов либо приспособления для поворота.

Фототеодолит

Фототеодолит или кинотеодолит — Разновидность теодолита, объединенного с фото- и/или кинокамерой и другими оптическими системами. Служит для точной фотосъемки с угловой привязкой геологических объектов и искусственных сооружений, а также для измерения угловых координат летательных аппаратов. Конструктивно может представлять собой кинокамеру, независимую от оптического канала теодолита и жестко скрепленную с ней или однообъективную зеркальную камеру, видоискатель которой служит оптическим каналом теодолита. Выпускавшиеся ранее кинотеодолиты осуществляли съемку на крупноформатные фотопластинки высокой разрешающей способности. В настоящее время выпускаются пленочные, пластиночные и цифровые Фототеодолит. Если объект фотографируется двумя и более Фототеодолит, то возможно получить приблизительные данные относительно размера объекта, высоты и скорости полета. [источник не указан 686 дней]

Модели фототеодолитов

• В России первую кинофототеодолитную станцию для фотографирования летающих объектов и измерения параметров траектории полёта выпустил Красногорский завод им. С. А. Зверева
• Звенигородская обсерватория оборудована кинотеодолитом КCТ-50 (D 450 мм, F 3000мм)
• Высокоточные кинотеодолиты «ВИСМУТИН» производства БелОМОнаходятся на космодроме «Байконур».

Гиротеодолит

Гиротеодолит — гироскопическое визирное устройство, предназначенное для ориентирования туннелей, шахт, топографической привязки и др. Гиротеодолит служит для определения азимута (пеленга) ориентируемого направления и широко используется при проведении маркшейдерских, геодезических, топографических и др. работ. По принципу действия Гиротеодолит является и принадлежит к типу гирокомпасов. Ряд схем Гиротеодолитов выполнен на принципе гирокомпаса Фуко. Помимо гироскопического чувствительного элемента, гиротеодолит включает угломерное устройство для снятия отсчётов положения чувствительного элемента и определения азимута (пеленга) ориентируемого направления. Угломерное устройство состоит из лимба с градусными и минутными делениями жестко связанного с его алидадой. Наблюдение ведётся по штриху, проектируемому на зеркале, которое укреплено на чувствительном элементе. При этом визирная линия зрительной трубы будет располагаться параллельно оси гироскопа. Определение азимута (пеленга), ориентируемого с помощью Гиротеодолита направления, производится по шкале, связанной с теодолитом.При наблюдениях гиротеодолитом все измерения относят к отвесной линии в точке наблюдений и к плоскости горизонта. Следовательно, азимут, определенный гироскопически, тождественен астрономическому азимуту. Обычно по конструктивным соображениям отсчетное устройство по горизонтальному кругу располагают под некоторым углом D по отношению к оси вращения ротора гироскопа [1]

Электронный

Разновидность теодолита, оснащенная электронным устройством для вычисления и запоминания координат точек на местности. В отличие от оптического неповторительного, полностью исключает ошибки снятия и записи отсчета благодаря микропроцессору, выполняющему автоматические расчеты. Электронный теодолит позволят работать в темное время суток.

Что такое теодолит и для чего он нужен

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:

• автоколлимационные;
• гироскопические;
• маркшейдерские;
• буссольные;
• геодезические;
• астрономические.

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:

• лимб — это угломерный круг, имеющий деления от 0 до 360 градусов, во время измерений играет роль рабочей меры;
• алидада — подвижная часть конструкции, которая несет систему отсчитывания по кругу и удерживает визирную трубу;
• зрительная труба — она прикрепляется подставками к алидадной части;
• осевая система — помогает двигаться алидадной части и лимбу вокруг оси;
• вертикальный круг — помогает измерять вертикальные углы;
• подставка, оснащенная несколькими подъемными винтами;
• наводящие и зажимные винты подвижных частей. Наводящие также называются микрометренными, а зажимные — закрепительными;
• штатив и крючок для отвеса, вместе с площадкой под подставку и становым винтом;
• винт перестановки круга;
• уровни для вертикального и горизонтального круга;
• винт фокусировки;
• микроскопический окуляр для отсчетного прибора.

Вращения в теодолитах имеют три разновидности:

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:

• сначала выставляются колонны;
• для фиксации вертикального или горизонтального положения определенных конструкций, требуется фиксация углов установки колонны в определенной ее части;
• оператор, который смотрит в окуляр трубы, видит картинку и так называемое перекрестие, наводящее на контрольные точки;
• оператор также смотрит и в микроскоп, находящийся на устройстве;
• здесь можно заметить две шкалы, позволяющие видеть зафиксированные углы.

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.

Теодолит — что это такое? Теодолит оптический. Теодолит и нивелир — в чем разница?

Современная геодезия решает все вопросы, связанные с измерением и планировкой земельных участков. Только по результатам геодезической съемки устанавливаются все точные границы наделов и высоты рельефа, на основании которых выдается соответствующая документация и проводятся дальнейшие строительные работы. Основными инструментами геодезии являются теодолит и нивелир.

Информация о приборе

Теодолит – что это такое? Прибор геодезического назначения, оснащенный оптикой и сконструированный для вычисления на местности углов в горизонтальной и вертикальной плоскости, получил название теодолита.

Теодолит оптический используют следующим образом. В вершину горизонтального угла, который должен быть измерен, помещают теодолит таким образом, чтобы круг угломерный (лимб) был как раз своим центром в этой точке. Дальше используют вращаемую линейку (алидаду). Вначале ее совмещают с одной стороной угла и фиксируют показания по кругу. Затем перемещают ее к другой стороне угла, отмечая полученное значение. Разница двух данных и будет реальным значением искомого. По такому же принципу измеряется величина вертикальных углов.

Существует определенная классификация описываемых устройств. Основные части теодолита могут отличаться у разных по классу приборов в смысле точности измерительных элементов. Поэтому теодолиты бывают:

• Технического назначения.
• Точного измерения.
• Высокоточные.

По сложности конструкции теодолит — что это такое? Он бывает простого и повторительного типа. У первых алидада привязана к цилиндрической вертикальной оси. У вторых лимб с алидадой могут вращаться как раздельно, так и совместно. В этом случае, кроме традиционного способа, для измерения углов можно применять метод повторений.

В теодолитах может быть установлена различная оптика — от фото- до видеокамеры, соответственно, это будет фото- либо кинотеодолит. Гиротеодолитом можно измерить азимут в любом направлении.

Современная геодезическая техника – это теодолит электронный. Он значительно превосходит теодолит оптический по показаниям точности измерений. Снабжен такой прибор электронным дисплеем и памятью, что во многом упрощает работу с ним.

Из чего состоит теодолит

Теодолит – что это такое? Это довольно сложное измерительное устройство, которое состоит из:

• Лимба. Он представляет собой плоский диск, который изготовлен из стекла с нанесенной поверх него угловой шкалой от нуля до 360 градусов.
• Алидады. Похожий диск, изготовленный также из стекла и имеющий отсчетную насечку либо шкалу. Алидада расположена соосно с лимбом и свободно вращается вокруг своей оси. В универсальных приборах лимб и алидада есть как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости.
• Оптического прибора. В него входит объектив и линза фокусирующего назначения, а также сетка нитей. Последняя имеет стеклянное исполнение с нанесенными на нее насечками. Последние служат для ориентации при наведении на наблюдаемый объект. Также имеются линии дальномерного измерения.
• Система уровней. Необходима для установки прибора в вертикальном положении.
• Подъемных винтов. Служат для регулирования теодолита при наведении его на объект.

Все перечисленные основные части теодолита заключены в корпус, который устанавливают при помощи подставки на штатив треножного типа.

Что такое нивелир

Нивелиром называется технический прибор, с помощью которого производят замеры высотных точек на рельефе либо в построенных сооружениях. Нивелир, так же как и теодолит, снабжен оптической трубой, установленной на подставку, и уровнями для выставления прибора на плоскости.

Работа нивелиром заключается в следующем. Устройство устанавливают в обзорной точке отсчета и из нее производят наблюдение за всеми остальными точками на плоскости. Для этого в наблюдаемой точке помещают инварную рейку, на которой имеется шкала. Если рельеф местности неровный, то в каждой отдельной точке показания по рейке будут свои. По разнице измерений между положением исходной и изучаемой точки определяется высота ее нахождения на плоскости.

Бывают лазерные и оптические нивелиры. Лазерные удобны в помещении, например для отделочных работ. Они отбивают на поверхности световые линии, по которым происходит ориентировка.

Теодолит и нивелир: разница

И нивелир, и теодолит, и тахеометр – все это приборы геодезиста. Вот только функции, выполняемые этими приборами, немного отличаются. Если быть точнее, нивелир – это самое простое устройство, позволяющее измерять лишь вертикальные углы. Теодолит – что это такое? Просто более сложный аппарат, дополненный функцией измерения горизонтальных углов, что позволяет отобразить участок на чертеже. Самым универсальным является тахеометр. Включая возможности двух вышеописанных приборов, он позволяет измерять расстояние от выбранной точки до любого объекта.

Как работать теодолитом

Что такое теодолит? Это прежде всего оптика. Работа при помощи него называется теодолитной съемкой. Она включает в себя комплекс мероприятий в полевых условиях, результатом которых является построение плана местности в контурном виде. Проще говоря, на равнинных участках теодолит используют, чтобы проводить корректировку планов землеустройства.

Съемка при помощи теодолита проходит два этапа:

• Создание рабочего геодезического обоснования. На этом этапе осуществляется прокладывание теодолитных ходов по замкнутому контуру полигона (периметру участка). Результатом проделанной работы является получение размеров всех линий участка и точных углов между ними.
• Измерение внутренней ситуации. Суть этапа заключается в измерении диагоналей внутри полигона.

Профессиональная теодолитная съемка осуществляется в следующей последовательности:

1. Определение и фиксирование опорных точек, выбор которых зависит от рельефа местности и особенностей территории. Допустимо между точками иметь расстояние не менее 100 метров и до 400 метров, не более.
2. Установка на плоскости съемочных точек обоснования. При этом могут быть восстановлены межевые знаки.
3. Подготовка ходов к промерам. На этом этапе проводят очищение линий от поросли и других препятствующих факторов.
4. Измерение теодолитом углов и линий.
5. Съемка диагоналей (ситуации).

Заключение

Наиболее эффективными геодезическими приборами являются электронные приборы, снабженные GPS-системой. Что такое теодолит с навигацией? Он позволяет быстро и с высокой точностью прокладывать маршруты между измеряемыми точками. И привязывать их к реально существующим топографическим картам местности.

Как правильно пользоваться теодолитом?

Теодолит — Как правильно пользоваться теодолитом?

Каждый строитель должен иметь под рукой теодолит. Как пользоваться теодолитом правильно? В первую очередь следует знать, что он предназначен для измерения горизонталей и вертикалей. Его часто используют в комплексе с нивелиром.

Сложная электронная «начинка» позволила теодолиту составить конкуренцию аналогичным строительным приспособлениям. Если сравнивать его с тахометром, то он дает такие же точные показания, но стоит намного меньше. Конечно, провести сложные измерения при отсутствии вычислительной техники и базы знаний сложно, но вот для работ с вертикалями и горизонталями это не требуется. Поэтому работать с теодолитом сможет даже новичок.

Что собой представляет теодолит?

Прежде чем приступать к работе, следует ознакомиться с устройством инструмента. Комплектация прибора может состоять из ориентира-буссоля, оптических дальномерных насадок, визирных марок и прочего. Это не обязательные приспособления, но лучше, чтоб они были в наборе. В случае проведения специализированных работ используются инструменты более узкой направленности:

• маркшейдерские — используются в работах на шахтах, по добыванию угля;
• астрономические — сфера применения — астрономия, к ним также идут в комплекте окулярные микрометры;
• гироскопические — применяются в работах, связанных с измерениями углов, и помогают определять направления меридиана.

В зависимости от области, в которой будут пользоваться теодолитом, он может иметь те или иные дополнения в комплектации.

Основными узлами прибора является:

1. Корпус, на котором закреплены горизонтальные и вертикальные отсчетные круги.
2. Подставка-трегер, на основании которой расположены 3 винта (использующиеся для регулировки положения) и круглый уровень.
3. Труба для наблюдения.
4. Винты для наведения и крепления прибора.
5. Отвес.
6. Микроскоп для отсчетов.

Как пользоваться теодолитом?

Данный инструмент, перед тем как начнет производить вычисления, должен быть правильно установлен. Надежность крепления напрямую влияет на точность показаний. Подготовительный этап включает в себя центрирование прибора, регулировку горизонтали и установку наблюдательной трубы.

Центрирование производят с целью совместить лимб горизонтального круга и линию отвеса, которая, в свою очередь, проходит через точку расположения инструмента. Второй момент предназначен для того, чтоб оси вращения стали в отвесное состояние. Именно на том моменте лимб принимает горизонтальное состояние. Что касается горизонтирования, то сначала его делают «на глаз» во время того, как устанавливается штатив. После этого производится регулировка при помощи винтов и цилиндрического уровня, которая должна уже быть максимально точной.

Сразу стоит отметить, что пользоваться теодолитом будет сложно, если нет никаких навыков общения с такой техникой. Даже прочитав руководство к использованию прибора, будет трудно добиться точных результатов. Поэтому рекомендуется изначально пройти стажировочные курсы по ознакомлению с данным инструментом.

Как измерить вертикальные углы?

Для работ с углами профессиональные строители пользуются теодолитом. Эту процедуру по силам выполнить и самостоятельно.

Для этого следует выполнить ряд несложных операций. В первую очередь теодолит надежно фиксируется в штативе, который должен плотно стоять на основании, без каких-либо шатаний. После установки следует определиться с двумя точками на объекте, который измеряется. При помощи винта наблюдательная труба наводится на отметки.

Далее необходимо совместить вертикальную нить трубы с одной из выбранных отметок и провести считывание показателей, которые будет показывать горизонтальный круг. Чтобы труба имела возможность перемещаться, винты слегка ослабляют. Наблюдательный элемент следует двигать по часовой стрелке до тех пор, пока под наблюдение не попадет вторая отметка. После этого снимаются вторые показания.

Можно также воспользоваться еще одним методом — круговым. Его используют в тех случаях, когда работы по измерению проводят из одной точки. Тогда нужно:

1. Установить теодолит на рабочей площадке и выровнять его. При этом следует обратить внимание на то, что месторасположение лимба должно быть максимально приближено к 0.
2. Далее идет вращение алидады до тех пор, пока нулевой штрих микроскопа не станет на один уровень с нулевым штрихом лимба. После этого труба направляется на отметки, для чего ослабляются слегка винты. Как только замеры произведены, стопорный винт затягивается, и делаются вычисления.

Горизонтальные углы измеряются без учета положения прибора. Чтобы их осуществить, следует наблюдательную трубу поэтапно наводить на две отметки, которые являются основой для замеров. При этом параллельно идет отсчет по горизонтальному кругу. Чтобы определить показатель объекта, необходимо работать с основанием разниц отсчета.

Какие есть разновидности теодолитов?

Перед тем как приобрести и начинать пользоваться теодолитом, следует ознакомиться с представленными моделями на современном рынке.

Есть несколько параметров, по которым классифицируются приборы: точность, конструкция, способ отсчета по лимбу и назначение.

1. Точность. Есть три группы данного признака:

• техническая, когда СКО идет больше 20 секунд;
• точная, когда СКО варьируется в пределах от 2 до 15 секунд;
• высокоточная, когда СКО имеет меньше секунды.

1. Конструкция.

Их две: простая и повторительная. В первом случае прибор имеет алидаду, которая жестко скрепляется с вертикальной цилиндрической осью. Во втором же варианте алидада и лимб могут вращаться не только вместе, но и автономно друг от друга. Такая конструкция приводит к тому, что угол измеряется несколько раз повторно. От чего, собственно, и пошло наименование прибора.

Кстати, простые модели имеют еще несколько подвидов:

1. Гиротеодолит. Данный прибор используется в сфере топографии, маркшейдера, геодезии и других аналогичных областях. При помощи него есть возможность определять азимут.
2. Фото- или кинотеодолит. В этом варианте присутствует фото- или кинокамера.
3. Электротеодолит. Является на сегодняшний день самой современной моделью. С помощью электроники производятся не только вычисления, но и их запоминание. Удобство такой техники в том, что она исключает даже малейшую погрешность, к тому же делает возможным проведение ночных работ.

Способы работы с инструментом

Есть два основных способа получения значений: полярный и при помощи створов с перпендикулярами.

Полярный. Как уже описывалось выше, данный метод основан на двух точках с уже готовыми значениями. Измерение происходит от второй отметки на первую. После этого идет измерение расстояния между точками при помощи рулетки или тем же самым дальномером. На второй точке получатся показатели углов относительно каждой отметки контура. Последним моментом идет привязывания теодолитного хода к каждой отметке.

Благодаря тому что отметки располагаются в одинаковой системе координат, данную площадку есть возможность произвести в замкнутую, то есть в ней сумма всех известных углов будет кратна 360 градусам. Так как погрешности все же будут присутствовать, то получится невязка, а ее, в свою очередь, можно сравнить с допустимой. Если полученные цифры входят в допуск, то погрешность равномерно разносится по сторонам площадки.

Второй способ чаще можно встретить при выполнении разбивочных работ. Данный вариант предполагает откладывание прямых углов на местности, при этом инструмент будет поэтапно проходить каждую точку.

Использование инструмента в строительной сфере

Удобство теодолита в том, что он не прихотлив к условиям эксплуатации.

Это является одной из причин его популярности в различных отраслях. В зависимости от необходимости можно использовать электронный или механический инструмент. Если очень важно иметь максимально точные показания, то лучше всего использовать те приборы, где используется лазер.

Почему теодолит используется в строительстве? Потому что этот прибор помогает контролировать вертикали и горизонтали углов, что немаловажно в возведении зданий, особенно что касается многоэтажных домов. Еще нет фундамента, а теодолит уже должен быть в руках строителя. При помощи такого инструмента есть возможность вычислить угол наклона рельефа местности. Если об этом моменте не задуматься, то вероятность перекоса здания очень высока.

Далее теодолитом пользуются и строя последующие этажи. Это убережет от постройки «пизанской башни». Тем более что такой прибор помогает существенно экономить время на ручных расчетах и измерениях. Чтобы ориентироваться в полученных результатах, мастеру не мешало бы знать основы геометрии.

Если без такого прибора можно еще хоть как-то обойтись в частном строительстве (хотя этого делать не рекомендуется), то для застройщиков многоэтажных зданий он просто незаменим. Ведь мало того что от этого будет зависеть надежность и качество строения, так еще теодолит помогает составить более точную смету. Поэтому, если нанимается бригада строителей, то нелишним будет ознакомиться с их инструментами, которые могут о многом рассказать.

Квалифицированные специалисты всегда с ответственностью относятся к своей работе, чего невозможно сделать без соответствующих инструментов и материалов.