Гранит и камень

Проведение съемок при помощи теодолита и нивелира



Основы работы с геодезическими приборами



Съемка при помощи теодолита.

Установка прибора

Перед началом теодолитной съемки, прибор необходимо установить строго над вершиной измеряемого угла, над опорной точкой, с которой проводят измерения. При подземных маркшейдерских съемках иногда устанавливают теодолит под опорной точкой.
Высота расположения оптической трубы прибора должна находиться на уровне глаз.
работа с теодолитом Прибор устанавливают по оптическому или нитяному отвесу, сначала грубо, "на глаз" перемещая штатив, затем, при помощи перемещения по горизонтальной платформе уточняют положение над вершиной угла (опорной точкой).
Вертикальное положение оси вращения теодолита выполняется при помощи цилиндрического уровня.

После закрепления прибора проверяют правильность установки, вращая теодолит в горизонтальной плоскости и наблюдая за положением пузырька цилиндрического уровня.
Отклонение не должно превышать одно деление шкалы.
Установка оптической трубы должна позволять четко видеть шкалу сетки нитей и наблюдаемый объект съемки. Штрихи лимба и шкала отсчетного микроскопа также должны быть четко видны.

Измерение угла

Отпускают алидаду и отводят ее влево на 30-40 град., затем обратным вращением наводят на визирную точку первого направления так, чтобы она оказалась справа от бисектора (в поле зрения оптической трубы). Алидаду закрепляют.
Ввинчиванием наводящего винта алидады бисектор наводят на визирную точку и снимают показание с оптического микрометра.

Отпускают винт крепления алидады и наводят на вторую визирную точку, затем снимают показание, следуя тем же шагам, что и при наведении на первую точку.

Далее проводят второй этап съемки, снижающий погрешности, появляющиеся в результате неточной установки теодолита.
Оптическую трубу переводят через зенит в противоположное направление, и по часовой стрелке поворачивают к второй точке измеряемого угла, предварительно отведя алидаду на 30-40 град. влево.
Наводящим винтом наводят бисектор на визирную точку и снимают показания оптического микрометра.
По часовой стрелке наводят алидаду на первую визирную точку и вновь снимают показания микрометра.

В случае если теодолит оснащен окулярным микрометром вместо оптического, результаты измерений повторяют трижды.

На этом практическая часть съемки угла завершена, приступают к вычислениям среднего результата измерений первого и второго этапов, что позволяет уменьшить погрешности съемки.
Расхождение в измерениях угла, полученных в дублирующих съемках не должно превышать двойную точность отсчетного устройства (для теодолита Т30 эта погрешность составляет 1').

Для измерения вертикальных углов используют вертикальный круг теодолита.

Измерение магнитных азимутов

Теодолит приводится в рабочее состояние, на конце алидады закрепляется буссоль.

устройство теодолита

Вращая алидаду на горизонтальном круге устанавливается нулевой значение. После этого закрепительный винт алидады закручивается, а винт лимба ослабляется и вращением алидады стрелка бруссоли приводится в равновесие со штрихами-индексами, при этом объектив трубы и северная стрелка бруссоли должны совпадать по направлению. Винт лимба закрепляется.
После выполнении этих операций горизонтальный круг оказывается сориентирован по магнитному меридиану Земли.
Затем, вращением алидады, зрительная труба наводится на визирную точку и снимается отсчет по горизонтальному кругу.
Полученный таким образом отсчет и является магнитным азимутом визирной точки.

Измерение расстояния

При помощи теодолита можно измерять линейные расстояния.
Для осуществления этой функции служат дальномерные нити и визирная рейка.
Чтобы определить расстояние L от теодолита до рейки, оптическую трубу прибора наводят на шкалу установленной вертикально рейки. Оценивают длину l отрезка рейки между дальномерными нитями, которая определяется, как разность показаний нижней нити l’’ и верхней нити l’:
l = l’’ - l’.
Чтобы вычислить расстояние до рейки, надо найденную длину отрезка рейки l умножить на 100:
L = l х 100.

Пример:
l’ = 1240 мм, l’’ = 1483 мм, тогда:
l=1483-1240=243 мм
L = 243 х 100 = 24.3 м

При проведении съемки углов теодолитом возникают погрешности, вызываемые различными причинами: ошибка прибора, влияния внешней среды и человеческий фактор.
Приборные ошибки зависят от качества изготовления и класса точности применяемого теодолита, а также его технического состояния. Чаще всего они возникают при плохой калибровке шкал, в том числе лимбовых и оптических, остаточных погрешностей регулировки и юстировки прибора, температурных деформаций в самом приборе и т.д.
Ошибки из-за негативного влияния внешней среды вызываются оптической рефракцией, искажением оптических изображений из-за перемещения слоев воздуха и т. п.
Человеческий фактор влияет на аккуратность установки прибора, выполнения технологии измерений и съема показаний с прибора, а также подсчет результатов измерений.
На результаты маркшейдерских съемок техническим теодолитом погрешности, вызываемые воздействием внешней среды, не оказывают существенного влияния, поскольку допускаемая погрешность крупномасштабных съемок выше, чем при точных мелкомасштабных съемках.



Использование нивелиров

Нивелиры используют для определения разности высот между двумя точками на местности. Различают следующие способы нивелирования: геометрическое, тригонометрическое и гидростатическое.

Геометрическое нивелирование производится с помощью прибора нивелира и рейки. Прибор устанавливают строго вертикально над опорной точкой, при этом ось оптической трубы нивелира является горизонталью. У второй точки выставляют рейку. Разница высот (превышение) между точками определяется, как разность отсчетов по рейке. Недостаток этого метода проявляется при измерении превышений, имеющих размеры больше, чем длина рейки. При этом приходится переставлять прибор, точность измерений падает.

Тригонометрическое нивелирование также производится с использованием нивелира. Превышение между точками в этом случае определяют по измеренным вертикальным углам и расстояниям между точками с помощью тригонометрических расчетов.

измерение расстояния нивелиром

При помощи тригонометрического нивелирования можно измерить превышение любой высоты между взаимно видимыми точками, однако его точность ограничена влиянием на измерение вертикальных углов оптического преломления и уклонений отвесных линий, особенно проявляющихся в горной местности. Тем не менее этот метод определения превышений чаще всего применяется на практике, как наиболее универсальный.

При тригонометрическом нивелировании сначала определяется расстояние от нивелира до первой точки при помощи дальномерной сетки и рейки. Для этого вычисляется угол между горизонталью и произвольным отрезком на рейке. Путем несложных тригонометрических подсчетов (зная углы и длину одной из сторон – отрезок рейки), вычисляют расстояние.
Затем наводят оптическую трубу на вторую точку и замеряют угол между горизонталью и этой точкой. Рейка в измерениях на втором этапе не нужна.
Зная горизонтальное расстояние до первой точки, а также углы полученного прямоугольного треугольника, легко вычислить противоположный катет, величина которого и является превышением.

Гидростатическое нивелирование использует принцип сообщающихся сосудов.
Известно, что жидкость в сообщающихся сосудах находится на одном уровне, поэтому если взять два (или несколько) прозрачных сосуда в качестве мерных линеек и соединить их трубками, то по разности уровней жидкости в сосудах можно с большой точностью определить превышение между точками, в которых установлены сообщающиеся сосуды.
Как вы понимаете, этот метод ограничен длиной трубки, сообщающей сосуды, ну и, конечно же, не пригоден для измерения больших превышений.
Достоинства этого метода – относительная простота, высокая точность , возможность измерять превышение между несколькими точками одновременно, а также возможность проводить замеры между взаимно невидимыми точками.

* * *

История маркшейдерского дела